Метод определения и профилирования компонент подвижности вблизи гетерограниц тонких пленок Si / Зайцева Э.Г., Наумова О.В., Фомин Б.И.

Для большого класса современных устройств на основе тонких пленок, в частности пленоккремний-на-изоляторе (КНИ) (волноводы и оптические модуляторы, тонкопленочные транзисторы,химические и биологические сенсоры и др.), приборно-значимыми являются как граница раздела (ГР)пленка/диэлектрик на ее поверхности, так и внутренняя ГР пленка/скрытый диэлектрик [1]. В такихустройствах микрорельеф ГР и совершенство пленки вблизи гетерограниц оказывают значительноевлияние, как на рассеяние света, так и на рассеяние свободных носителей заряда. Однако,использование стандартных структурных (например, ВРЭМ, спектроскопия комбинационногорассеяния) и электрических методов для исследования тонких пленок испытывает ряд ограничений итрудностей: 1) приводят к разрушению структур; 2) дают информацию в локальной области поплощади, или, наоборот, эффективную по всему объему пленки; 3) не позволяют независимоопределять параметры для разных ГР пленки из-за, так называемого, coupling-эффекта (взаимосвязипотенциалов противолежащих ГР) [2].Целью данной работы являлась разработка метода, позволяющего независимо характеризоватьсвойства гетерограниц тонкопленочных структур. В качестве параметра, характеризующего свойствапленок вблизи ГР, использовалась эффективная подвижность носителей заряда μeff. Известно, что μeffявляется многокомпонентной функцией – μeff определяется рассеянием носителей на флуктуацияхпотенциала, вызванных в объеме пленки фононами (µb_ph) и кулоновскими центрами (µC), а нагетероганицах – зарядами на поверхностных состояниях (µs_C), поверхностными фононами (µs_ph) имикрорельефом ГР (µsr) [3]. Однако, для характеризации структурных свойств системыпленка/диэлектрик наиболее интересны компоненты, обусловленные рассеянием на поверхностныхфононах (µs_ph) и на микрорельефе исследуемой гетерограницы (µsr). В работе предложен методвыделения и профилирования компонент µs_ph и µsr, основанный на управляемой локализацииносителей относительно гетерограиц и использовании их разной температурной зависимости.Определены условия применимости метода при сравнении компонент µs_ph и µsr для структур 1) сразными конструктивными параметрами (разной толщиной пленок, разной толщиной окружающихпленку диэлектриков), 2) при разных режимах пленки со стороны противоположных ГР(инверсия/обогащение, инверсия/обеднение). Предложенный метод был использован дляисследования свойств внутренней ГР пленок КНИ и позволил получить информацию ошероховатости тестируемой ГР и о дефектности пленки в пределах (1-3) нм от нее. Предложенныйметод также может быть адоптирован для характеризации тонкопленочных структур на основедругих материалов диэлектрик-полупроводник-диэлектрик.