Microstructure evolution of Ge implanted silicon oxide thin films upon annealing treatments

熱処理によるGe注入シリコン酸化膜の微細構造成長

Yu, R. S.*; 前川 雅樹; 河裾 厚男; 関口 隆史*; Wang, B. Y.*; Qin, X. B.*; Wang, Q. Z.*

Yu, R. S.*; Maekawa, Masaki; Kawasuso, Atsuo; Sekiguchi, Takashi*; Wang, B. Y.*; Qin, X. B.*; Wang, Q. Z.*

Ge注入シリコン酸化膜の構造進化を、陽電子ビームによる陽電子消滅ドップラー広がり測定及び陽電子消滅寿命測定により調べた。酸化膜の組織変化は、アニール関数ごとに4ステージに分割できた。(I) T 300C; (II) 300C T 500C; (III) 600C T 800C; (IV) T 900C。ステージIと比較して、ステージIIでのSパラメータの増加は、酸化膜中に生成した点欠陥が消失し空隙が合体したものであると思われる。ステージIIIで長い寿命と高いSパラメータが安定しているのは、堅固なフィルム構造であることを示している。900度以上のアニールによりGeの析出による大幅な変化が現れた。陽電子消滅測定はナノ析出物があるシリコン酸化薄膜の微細構造変化を診断できる高感度プローブであることが示された。

The structural evolution of silicon oxide films with Germanium implantation was traced with a positron beam equipped with positron annihilation Doppler broadening and lifetime spectrometers. Results indicate that the film structure change as a function of the annealing temperature could be divided into four stages: (I) T 300C; (II) 300C T 500C; (III) 600C T 800C; (IV) T 900C. In comparison with stage I, the increased positron annihilation Doppler broadening S values during stage II is ascribed to the annealing out of point defects and coalescence of intrinsic open volumes in silicon oxides. The obtained long positron lifetime and high S values without much fluctuation in stage III suggest a rather stable film structure. Further annealing above 900C brings about dramatic change of the film structure with Ge precipitation. Positron annihilation spectroscopy is thereby a sensitive probe for the diagnosis of microstructure variation of silicon oxide thin films with nano-precipitation.