WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

значений, найденных по формуле Вегарта. Это делалось для учета возможных отклонений от заданного состава в Таблица 2. Параметры структуры процессе напыления. Отметим также довольно заметное Si/Si0.7Ge0.3/Si0.3Ge0.7/Si0.7Ge0.3/Si отклонение рассчитанных толщин слоев от тех, которые проектировались при его изготовлении (7.3%). Для сравНомер слоя Материал d0, нм d, нм, % нения на рис. 2, c приведена теоретическая кривая, соответствующая запроектированным толщинам d0. Значе1 Si 10.0 10.1 ние невязки для нее существенно больше F = 33.0Fexp.

2 Si0.7Ge0.3 62.0 58.4 3 Si0.3Ge0.7 10.0 11.9 4 Si0.7Ge0.3 200 188 Примечание. Обозначения аналогичны табл. 1. = 0.89 нм, Fmin = 5.25Fexp (для толщин d0 невязка F = 33.0Fexp).

(табл. 1). Теоретические кривые R() и () хорошо аппроксимируют соответствующие экспериментальные зависимости. Это говорит об адекватности использованной модели однородных слоев со скоррелированными шероховатостями. Количественный мерой качества подгонки может служить отношение Fmin/Fexp = 4.2, где Fexp — величина невязки между экспериментальной кривой () и сглаженной экспериментальной кривой (). Поскольку плотность аморфного углерода может несколько изменяться в зависимости от способоа его нанесения, величина C была также включена в число варьируемых параметров. Полученное значение C = 2.12 г/см3 отличается от табличного [6] всего на 2%. Небольшая величина шероховатости = 0.17 нм свидетельствует, что с помощью данной технологии была получена сплошная пленка Ni достаточно высокого качества.

Образец гетероструктуры на основе твердого раствора Si1-x Gex имел неправильную форму и средний диаметр около 7 мм. Для этого образца область „завала“ R() при 0 захватывала даже критический угол (рис. 2, a), поэтому определение параметров структуры производилось только по отношению (). Рассчитанная величина = 0.89 нм (табл. 2) указывает на некоторую неточность для данного образца модели резких межслойных границ с полностью скоррелированными шероховатостями. По-видимому, это объясняется наличием диффузии на границе между кремнием и твердым Рис. 2. Отражение от гетероструктуры раствором кремния с германием. Заметим, что толщина Si/Si0.7Ge0.3/Si0.3Ge0.7/Si0.7Ge0.3/Si как функция угла скользящепоследнего слоя структуры составляет 200 нм, поэтого падения (): a — коэффициенты отражения на линиях му кривые отражения содержат осцилляции с периодом CuK (1) и CuK (2), b — отношение R/R, линия — теоре 80. Такие частые осцилляции сравнимы с угловой тическая кривая, c — отношение R/R, соответствующее расходимостью падающего пучка и угловым размером запроектированным толщинам d0, линия — теоретическая приемной щели (40 ). Для учета этого эффекта теоре- кривая.

Физика и техника полупроводников, 2003, том 37, вып. 704 Н.Л. Попов, Ю.А. Успенский, А.Г. Турьянский, И.В. Пиршин, А.В. Виноградов, Ю.Я. Платонов Похожие качественные результаты были получены Таблица 3. Параметры структуры GaAs/Al0.3Ga0.7As и для гетероструктуры на основе твердого раствора Номер слоя Материал d0, нм d, нм, % Alx Ga1-xAs. Данный образец также имел малые размеры (средний диаметр около 6 нм) и неправильную форму.

1 GaAs 10.0 8.88 Эта структура интересна тем, что величины Re ( - 1) 2 Al0.34Ga0.66As 20.0 17.5 для GaAs и AlGaAs отличаются только на 10%. По 3 GaAs 10.0 7.93 этой причине экстремумы на кривых R() имеют неболь4 Al0.34Ga0.66As 30.0 25.4 шую амплитуду, кое-где сравнимую с шумом (рис. 3).

5 GaAs 20.0 16.2 Кривая () выглядит более контрастно. Отношение 6 Al0.34Ga0.66As 12.0 11.0 сигнал/шум для нее заметно больше, поскольку экстре- 7 GaAs 30.0 27.6 8 Al0.34Ga0.66As 30.0 23.0 мумы () соответствуют экстремумам обеих кривых:

R() и R(). Величина шероховатости для данной Примечание. Обозначения аналогичны табл. 1. = 0.58 нм, структуры (0.58 нм) оказывается меньше, чем в случае exp Fmin = 6.31Fexp (для толщин d0 невязка F = 33.9F ).

Si1-xGex, что говорит о достаточно резких межслойных границах. Однако невязка и отклонения от запроектированных толщин получаются существенно большими — с d /2 отдельные брэгговские пики уже не раз(6.31Fexp) и 11.8% соответственно (табл. 3).

личаются. Кроме того, точность определения параметРассчитанные погрешности толщин можно интерров глубоких слоев ниже, поскольку эти слои меньше претировать следующим образом. Ясно, что точность влияют на коэффициент отражения. Результаты опредеопределения слоев малой толщины прямо определяетления толщин, приведенные в табл. 1-3, показывают, ся диапазоном измеряемых углом max, поскольку при что данные факторы заметно снижают точность опреd /2max положение брэгговских пиков оказывается деления толщин только для наиболее глубоких слоев неопределенным. В то же время на точность опрегетероструктур, которые являются буферными. Наибоделения слоев с большой толщиной влияет угловая лее же интересные участки гетероструктур определены расходимость падающего пучка, так как для слоев с достаточно высокой точностью.

5. Заключение В настоящей работе представлена схема определения параметров многослойных наноструктур по отношению коэффициентов отражения на двух длинах волн. Расчеты, проведенные для различных типов пленочных структур, показали, что двухволновая рефлектометрия в комбинации с разработанной схемой вычислений позволяет определять толщины, плотность и шероховатость слоев на малых образцах с той же точностью, как и на образцах больших размеров. Сделанные оценки погрешностей определения параметров показывают, что точность определения параметров можно улучшить. Для этого надо выбирать индивидуально для каждой структуры ширину приемной щели таким образом, чтобы достигалось оптимальное соотношение между диапазоном измеряемых углов и угловой расходимостью падающего луча. Данная методика может быть без труда обобщена и на случай одновременного использования трех, четырех и большего числа длин волн. Такое расширение объема информации, получаемой за одно измерение, дает возможность заметно повысить точность определения параметров и, что более существенно, включить в число изучаемых объектов сложные неоднородные структуры, недоступные для стандартной рефлектометрии на отдельных или последовательно выбираемых линиях спектра.

Рис. 3. Отражение от гетероструктуры GaAs/Al0.3Ga0.7As как Мы признательны И.П. Казакову, М.М. Рзаеву, функция угла скользящего падения (): a — коэффициенты отражения на CuK (1) и CuK (2) линиях, b — отноше- Ю.П. Першину и В.М. Рощину за предоставленные ние R/R, линия — теоретическая кривая.

образцы многослойных структур.

Физика и техника полупроводников, 2003, том 37, вып. Определение параметров многослойных наноструктур с помощью двухволновой... Авторы благодарны Российскому фонду фундаментальных исследований (гранты № 01-02-17432a, 02-02-17349, 02-02-06644(мас) и 00-15-96698), CRDF (грант RP1-2267) и Федеральной программе „Интеграция“ (гранты Б0056 и И0859), а также грант МНТЦ № 2997 за частичную поддержку настоящей работы.

Список литературы [1] A.G. Touryanski, I.V. Pirshin. Instrumentation and Experimental Techn., 41 (5), 118 (1998).

[2] А.Г. Турьянский, А.В. Виноградов, И.В. Пиршин. ПТЭ, 1, 105 (1999).

[3] А.В. Виноградов, И.А. Брытов, А.Я. Грудский. Зеркальная рентгеновская оптика, под ред. А.В. Виноградова (Л., Машиностроение, 1989) с. 47.

[4] J.H. Holland. Adaptation in Natural and Artificial Systems (Ann Arbor, The University of Michigan Press, 1975).

[5] E. Spiller. Soft X-ray Optics (Bellingham, SPIE, 1994).

[6] Физические величины, под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова (М., Энергоатомиздат, 1991) с. 98.

Редактор Л.В. Беляков Finding of parameters of multy-layer nanostructures by using the two-waves X-ray reflectometry N.L. Popov, Yu.A. Uspenskii, A.G. Turyanskii, I.V. Pirshin, A.V. Vinogradov, Yu.Ya. Platonov P.N. Lebedev Physical Institute, Russian Academy of Sciences, 119991 Moscow, Russia Osmic Inc., 1900 Tailor RD, Auburn Hills MT 5 Физика и техника полупроводников, 2003, том 37, вып.

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.