Effect of Ion Implantation on the Adhesion of Positive Diazoquinone-Novolak Photoresist Films to Single-Crystal Silicon

The specific energy of detachment of diazoquinone-novolak FP9120 photoresist films of various thicknesses from single-crystal silicon is studied by the microindentation method. For 5-μm films, when the normal component of the load is predominant, the values of the specific energy of polymer-film detachment G are shown to vary within the range 0.1–0.3 J/m2. In the case of lateral loading for thin films, the G value is 3.5–3.7 J/m2. Implantation with boron and phosphorus ions results in an increase in the G value. This effect is more pronounced with P+-ion implantation. The most probable reason for enhancement of the adhesive interaction at the photoresist– silicon interface is the formation of new chemical bonds between hydroxyl groups on the surface of the oxide layer of the silicon wafer and the photoresist molecules

Adhesion of Electron-Irradiated Diazoquinone–Novolac Photoresist Films to Single-Crystal Silicon

In this work, the effect of irradiation with 5-MeV electrons on the adhesive and strength properties of the films of diazoquinone–novolac photoresists FP9120, SPR-700, and S1813 G2 SP15 deposited on single-crystalline silicon wafers by spin-coating has been studied using the indentation method. It has been established that irradiation leads to an increase in the true microhardness of the photoresist films, most pronounced in SPR-700 films, caused by the crosslinking of phenol–formaldehyde resin molecules. It has been shown that the values of the specific peeling energy G of photoresist films on silicon increase upon irradiation as a result of the recombination of radicals at the photoresist/silicon interface with the formation of new covalent bonds Si–C and Si–O–C. The observed experimental results are explained taking into account the radiation-chemical and relaxation processes occurring in the bulk of the polymer film and at the interface

Structure and Electron-Transport Properties of Photoresist Implanted by Sb + Ions

Morphology and electron-transport properties in the photoresist-silicon structures implanted by 60 keV antimony in the fluence range 1 × 10 15 ÷ 5 × 10 16 cm −2 with the ion current density 4 µA/cm 2 have been investigated. Microhardness increases with the increasing fluence. Non-monotonous dependence of microhardness on the depth in the implanted structures was observed. Transition from insulating to the metallic regime of conductivity was not observed

MEASUREMENT OF MICROHARDNESS OF PHOTORESIST FILMS ON SILICON BY THE SCRATCHING METHOD

In recent years new types of resist for nano and submicronic lithography are intensively developed. As perspective materials for resist various polymeric compositions on a basis thermally and mechanically resistant polymers are considered. The purpose of the real work was studying of possibility of application of a microindentation and scratching methods for research of strength properties of films of the polymeric resist applied on plates of single-crystal silicon. As an example films of positive diazoquinonenovolak photoresist 1,0–5,0 μm thick which were applied on plates of silicon of various brands with a centrifugation method were used. The comparative analysis of an microindentation and scratching methods for microhardness measurement of structures photoresist-silicon is carried out. It is shown that the scratching an edge of a tetrahedral diamond pyramid (a scratching method) is suitable for microhardness measurement of resistive films from 1,0 μm thick, at the same time the method of an microindentation can’t be used for measurements thin (h = 1,0–2,5 μm) photoresist films. When using the load P = 1–2 g, more accurate values of microhardness gives the scratching method. Value of the microhardness determined by a scratching method is 20–40 % more than value of the microhardness received by a microindentation method. The increase in loading to 10 g leads to leveling of the specified distinctions – the values of a microhardness received by both methods coincide. Radiation of resistive films changed the structure of resist films. It is results to correlation of microhardness values given on measurement as by a scratching method, and by an indentation method

ADHESION OF GAMMA-IRRADIATED FILMS OF A POSITIVE PHOTORESIST TO SINGLE CRYSTALLINE SILICON

В работе методом индентирования исследовано влияние ?-облучения на адгезионные свойства пленок диазохинонноволачного фоторезиста ФП9120, нанесенных на пластины монокристаллического кремния методом центрифугирования. Установлено, что ?-облучение приводит к снижению значений удельной энергии отслаивания G фоторезистивных пленок на кремнии. При этом в ИК-спектрах фоторезиста в ходе ?-облучения было отмечено уменьшение интенсивности полос колебаний, связанных с Si–О–С фрагментом, ответственным за адгезию к кремнию. Наблюдаемые экспериментальные результаты объяснены с учетом радиационно-химических и релаксационных процессов, протекающих как на границе раздела фоторезист/кремний, так и в объеме полимерной пленки

CMS physics technical design report : Addendum on high density QCD with heavy ions

Peer reviewe

МОДИФИКАЦИЯ ПРИПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ МОНОКРИСТАЛЛОВ КРЕМНИЯ, ИМПЛАНТИРОВАННЫХ ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИМИ ИОНАМИ ФОСФОРА И БОРА

Properties of the surface layers of monocrystalline silicon wafers implanted with boron and phosphorus to form a heavily doped "pockets" of CMOS structures was investigated by mass spectrometry of secondary ions, measuring the surface resistivity and microhardness. Near-surface hardening of silicon wafers during implantation was founded. Amorphization of the implanted region of silicon reduces the microhardness of the surface layer. Rapid thermal annealing leads to a softening of the surface layer of the silicon single crystal to a depth of 1 |im and an increase in fracture toughness (K1C and y) at low loads. The experimental results are discussed in terms of the generation of vacances in the process of rapid thermal annealing.Методами масс-спектрометрии вторичных ионов, измерений поверхностного сопротивления и микротвердости проведены исследования свойств приповерхностной (рабочей) области пластин монокристаллического кремния, имплантированных ионами бора и фосфора с целью формирования сильнолегированных «карманов» комплиментарных КМОП-структур. Обнаружено приповерхностное упрочнение пластин после имплантации. Образование слоя с повышенной плотностью дефектов в кремнии снижает микротвердость приповерхностного слоя. Быстрый термический отжиг приводит к разупрочнению приповерхностной области монокристалла кремния на глубине до 1 мкм и увеличению трещиностойкости (росту K^ и у) при малых нагрузках. Полученные экспериментальные результаты объяснены с учетом генерации вакансий в процессе быстрого термического отжига

Measurement of microhardness of photoresist films on silicon by the scratching method

Brinkevich D.I., Prosolovich V.S., Yankovski Y.N., Vabishchevich S.A., Vabishchevich N.V., Gaishun V.E. MEASUREMENT OF MICROHARDNESS OF PHOTORESIST FILMS ON SILICON BY THE SCRATCHING METHOD. Devices and Methods of Measurements. 2016;7(1):77-84.В последние годы интенсивно разрабатываются новые виды резистов для нанои субмикронной литографии современной электроники. В качестве перспективных материалов для резистов рассматриваются различные полимерные композиции на основе термически и механически стойких полимеров. Целью настоящей работы являлось изучение возможности применения методов микроиндентирования и склерометрии для исследования микротвердости пленок полимерного резиста, нанесенного на пластины монокристаллического кремния различных марок. В качестве примера использовались пленки позитивного диазохинон-новолачного фоторезиста толщиной 1,0–5,0 мкм, которые наносились на пластины кремния различных марок методом центрифугирования. Проведен сравнительный анализ методов индентирования и склерометрии для измерения микротвердости структур фоторезисткремний. Показано, что метод царапания ребром четырехгранной алмазной пирамиды (метод склерометрии) пригоден для измерения микротвердости фоторезистивных пленок толщиной от 1,0 мкм, в то же время метод индентирования нельзя использовать для измерений тонких (h = 1,0–2,5 мкм) пленок фоторезиста. Установлено, что при использовании нагрузки Р = 1–2 г более точные, независящие от величины нагрузки, значения микротвердости дает метод склерометрии. Метод микроиндентирования дает заниженные на 20–40 % значения микротвердости, зависящие к тому же от величины нагрузки. Увеличение нагрузки до 10 и более грамм приводит к нивелированию указанных различий  – значения микротвердости, полученные обоими методами, совпадают. Облучение фоторезистивных пленок также приводит, вследствие изменения структуры пленок, к сближению значений прочностных характеристик, полученных методом склерометрии и методом индентирования

АНАЛИЗ КАЧЕСТВА ПОДЗАТВОРНОГО ДИЭЛЕКТРИКА МОП-СТРУКТУР ПО ВОЛЬТ-ФАРАДНЫМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ

There were investigated the capacity-voltage characteristics of the MOS transistors, fabricated by the similar process charts, with the identical applied technological materials), however at various time (appropriately further in the text series A and series B). It was shown, that the measurements of the capacityvoltage characteristics of the MOS structures make it possible to perform the quality diagnostics of the gate dielectric. The kind and shape of the measured characteristics are determined by the value of the additional positive charge in the dielectrics and density of the fast surface states on the Si-SiO2 interface, which correlate with the surface concentration of the technological impurities, adsorbed on the surface of the wafers in process of the devices fabrication, which makes it possible to make a conclusion about the quality of the applied materials and compliance of the manufacturing process. Исследованы МОП-транзисторы методом вольт-фарадных характеристик, изготовленных в разное время, но по аналогичным технологическим маршрутам и при использовании идентичных технологических материалов. Установлено, что измерения вольтфарадных характеристик МОП-структур позволяют проводить диагностику качества подзатворного диэлектрика. Вид и форма измеренных характеристик определяются величиной дополнительного положительного заряда в объеме диэлектрика и плотностью быстрых поверхностных состояний на границе раздела Si-SiO2, которые коррелируют с поверхностной концентрацией технологических примесей, адсорбированных на поверхности пластин в процессе изготовления приборов, что позволяет сделать заключение о качестве используемых материалов и соблюдении технологических режимов.