Hydrogen blistering of silicon: Progress in fundamental understanding

Physica Status Solidi (A) Applications and Materials Science

Volumn 204, Issue 7, 2007, Pages 2129-2184

  Terreault, Bernard ^a  

^a INRS EMT   (Canada)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BLISTERING; GAS-FILLED BLISTERS; LOCAL VIBRATIONAL MODES; MICROSCOPIC MECHANISMS;

ANNEALING; HIGH TEMPERATURE EFFECTS; HYDROGEN; HYDROGENATION; INFRARED SPECTROSCOPY; INTERFACES (MATERIALS); RUTHERFORD BACKSCATTERING SPECTROSCOPY; TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPY;

SILICON;

EID: 34547524293     PISSN: 18626300     EISSN: 18626319     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/pssa.200622520     Document Type: Article

References (140)

1. E. Ligeon and A. Guivarc'h, Radiat. Eff. 27, 129 (1976).
2. A. Giguère, J. Beerens, and B. Terreault, Nanotechnology 17, 600 (2006).
3. O. Moutanabbir, A. Giguère, and B. Terreault, Appl. Phys. Lett. 84, 3286 (2004).
4. M. K. Weldon, V. E. Marsico, Y. J. Chabal, A. Agarwal, D. J. Eaglesham, J. Sapjeta, W. L. Brown, D. C. Jacobson, Y. Caudano, S. B. Christman, and E. E. Chaban, J. Vac. Sci. Technol. B 15, 1065 (1997).
5. A. Y. Usenko and A. G. Ulyashin, Jpn. J. Appl. Phys. 41, 5021 (2002).
6. U. Gösele and Q.-Y. Tong, Annu. Rev. Mater. Sci. 28, 215 (1998).
7. A. Giguère and B. Terreault, Surf. Coat. Technol. (in press).
8. L. Di Cioccio, Y. Letiec, F. Letertre, C. Jaussaud, and M. Bruel, Electron. Lett. 32, 1144 (1996).
9. I. Radu, I. Szafraniak, R. Sholz, M. Alexe, and U. Gösele, J. Appl. Phys. 94, 7820 (2003).
10. E. Jalaguier, B. Aspar, S. Pocas, J. F. Michaud, M. Zussy, A. M. Papon, and M. Bruel, Electron. Lett. 34, 408 (1998).
11. B. Aspar, H. Monceau, E. Jalaguier, C. Lagahé, A. Soubie, B. Biasse, A. M. Papon, A. Claverie, J. Grisolia, G. Benassayag, F. Letertre, O. Rayssac, T. Barge, C. Maleville, and B. Ghyselen, J. Electron. Mater. 90, 834 (2001).
12. F. J. Kub, K. D. Hobart, J. M. Pond, and S. W. Kirchoefer, Electron. Lett. 35, 477 (1999).
13. L. J. Huang, Q. Y. Tong, and U. Gösele, Electrochem. Solid State Lett. 2, 238 (1999).
14. S. K. Das and M. Kaminsky, in: Radiation Effects on Solid Surfaces, edited by M. Kaminsky, Advances in Chemistry Vol. 158 (American Chemical Society, Washington, DC, 1976), p. 112.
15. B. M. U. Sherzer, in: Sputtering by Particle Bombardment II, edited by R. Behrisch, Topics in Applied Physics, Vol. 52 (Springer, Berlin, 1983), p. 271.
16. A. Giguère, N. Desrosiers, and B. Terreault, Appl. Phys. Lett. 87, 211911 (2005).
17. S. Romani and J. H. Evans, Nucl. Instrum. Methods B 44, 313 (1990).
18. S. J. Pearton, J. W. Corbett, and M. Stavola, Hydrogen in Crystalline Semiconductors (Springer-Verlag, Heidelberg, 1992).
19. S. M. Myers, M.I. Baskes, H. K. Birnbaum, J.W. Corbett, G.G. DeLeo, S. K. Estreicher, E. E. Haller, P. Jena, N. M. Johnson, R. Kirchheim, S. J. Pearton, and M. J. Stavola, Rev. Mod. Phys. 64, 559 (1992).
20. S. K. Estreicher, Mater. Sci. Eng. R 14, 319 (1995).
21. R. Jones, B. J. Coomer, J. P. Goss, B. Hourahine, and A. Resende, Solid State Phenom. 71, 173 (2000).
22. C. Herring, N. M. Johnson, and C. G. Van de Walle, Phys. Rev. B 64, 125209 (2001).
23. R. E. Pritchard, M. J. Ashwin, J. H. Tucker, and R. C. Newman, Phys. Rev. B 57, R15048 (1998).
24. N. M. Johnson, F. A. Ponce, R. A. Street, and R. J. Nemanich, Phys. Rev. B 35, 4166 (1987).
25. J. N. Heyman, J. W. Ager, III, E. E. Haller, N. M. Johnson, J. Walker, and C. M. Doland, Phys. Rev. B 45, 13363 (1992).
26. S. Muto, S. Takeda, and M. Hirata, Philos. Mag. A 72, 1057 (1995).
27. E. V. Lavrov and J. Weber, Phys. Rev. Lett. 87, 185502 (2001).
28. M. W. Thompson, Defects and Radiation Damage in Metals (University Press, Cambridge, 1969).
29. M. Nastasi, J. W. Mayer, and J. K., Hirvonen, Ion-Solid Interactions: Fundamentals and Applications (University Press, Cambridge, 1996).
30. M. Bruel, Electron. Lett. 31, 1201 (1995).
31. M. Bruel, Mater. Res. Soc. Bull. 23, 35 (1998).
32. G. K. Celler and Sorin Cristoloveanu, J. Appl. Phys. 93, 4955 (2003).
33. G. K. Celler (ed.), Silicon-on-Insulator Technology and Devices XII, ECS Prop., Vol. 2005-03 (The Electrochemical Society, Pennington, NJ, 2005).
34. Q.-Y. Tong and U. M. Gösele, Adv. Mater. 17, 1409 (1999).
35. J. B. Boyce and M. Stutzmann, Phys. Rev. Lett. 54, 562 (1985).
36. Y. J. Chabal and C. K. N. Patel, Phys. Rev. Lett. 53, 210 (1984).
37. S. Agarwal, B. Hoex, M. C. M. van de Sanden, D. Maroudas, and E. S. Aydil, J. Vac. Sci. Technol. B 22, 2719 (2004).
38. X. Liu, N. W. Cheung, M. D. Strathman, P. K. Chu, and B. Doyle, Appl. Phys. Lett. 71, 1804 (1997).
39. L.-J. Huang, Q.-Y. Tong, Y.-L. Chao, T.-H. Lee, T. Martini, and U. Gösele, Appl. Phys. Lett. 74, 982 (1999).
40. T. Höchbauer, A. Mis«, M. Nastasi, and J. W. Mayer, J. Appl. Phys. 92, 2335 (2002).
41. B. Aspar, C. Lagahé, H. Moriceau, A. Soubié, M. Bruel, A. J. Auberton-Hervé, T. Barge, and C. Maleville, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 510, 381 (1998).
42. S. W. Bedell and W. A. Lanford, J. Appl. Phys. 90, 1138 (2001).
43. J. F. Ziegler and J. P. Biersack, SRIM-2003 (www.srim.org).
44. O. Moutanabbir, B. Terreault, M. Chicoine, and F. Schiettekatte, Appl. Phys. A 80, 1455 (2005).
45. A. Tauzin (CEA-LETI, Grenoble, France), private communication.
46. O. Moutanabbir, B. Terreault, and G. G. Ross, Appl. Phys. Lett. 82, 4675 (2003).
47. W. Primak and J. Luthra, J. Appl. Phys. 37, 2287 (1966).
48. S. K. Das and M. Kaminsky, J. Appl. Phys. 44, 25 (1973).
49. K. Henttinen, T. Suni, A. Nurmela, I. Suni, S. S. Lau, T. Höchbauer, M. Nastasi, and V.-M. Airaksinen, Nucl. Instrum. Methods B 190, 761 (2002).
50. Q.-Y. Tong, K. Gutjahr, S. Höpfe, U. Gösele, and T.-H. Lee, Appl. Phys. Lett. 70, 1390 (1997).
51. K. K. Bourdelle, Ref. [33], p. 167.
52. Y. Zheng, S. S. Lau, T. Höchbauer, A. Misra, R. Verda, X.-M. He, M. Nastasi, and J. W. Mayer, J. Appl. Phys. 89, 2972 (2001).
53. G. F. Cerofolini, R. Balboni, D. Bisero, F. Corni, S. Frabboni, G. Ottaviani, R. Tonini, R. S. Bruza, A. Zecca, M. Ceschini, G. Giebel, and L. Pavesi, phys. stat. sol. (a) 150, 539 (1995).
54. Nicholas Desrosiers and Bernard Terreault, Appl. Phys. Lett. 89, 151922 (2006).
55. G. F. Cerofolini, L. Meda, R. Balboni, F. Corni, S. Frabboni, G. Ottaviani, R. Tonini, M. Anderte, and R. Canteri, Phys. Rev. B 46, 2061 (1992).
56. B. Aspar, M. Bruel, H. Moriceau, C. Maleville, T. Poumeyrol, A. M. Papon, A. Claverie, G. Benassayag, A. J. Auberon-Hervé, and T. Barge, Microelectron. Eng. 36, 233 (1997).
57. M. Bruel, Mater. Res. Innovat. 3, 9 (1999).
58. S. Frabboni, Phys. Rev. B 65, 165436 (2002).
59. T. Akatsu, K. K. Bourdelle, C. Richtarch, B. Faure, and F. Letertre, Appl. Phys. Lett. 86, 181910 (2005).
60. C. G. Van de Walle, Phys. Rev. B 49, 4579 (1994).
61. G. F. Cerofolini, F. Corni, S. Frabboni, C. Nobili, G. Ottaviani, and R. Tonini, Mater. Sci. Eng. 27, 1 (2000).
62. J. Grisolia, G. Ben Assayag, A. Claverie, B. Aspar, C. Lagahé, and L. Laanab, Appl. Phys. Lett. 76, 852 (2000).
63. M. Bruel, Nucl. Instrum. Methods B 108, 313 (1996).
64. J. Weber, T. Fisher, E. Hieckmann, M. Hiller, and E. V. Lavrov, J. Phys.: Condens. Matter 17, S2303 (2005).
65. G. F. Cerofolini, L. Meda, C. Volpones, G. Ottaviani, J. DeFayette, R. Dierckx, D. Donelli, M. Orlandini, M. Anderle, R. Canten, C. Claeys, and J. Vanhellemont, Phys. Rev. B 41, 12607 (1990).
66. T. Höchbauer, A. Misra, M. Nastasi, J. W. Mayer, and W. Ensinger, Nucl. Instrum. Methods B 242, 623 (2006).
67. T. Höchbauer, A. Misra, M. Nastasi, and J. W. Mayer, J. Appl. Phys. 89, 5980 (2001).
68. T. Höchbauer, A. Misra, M. Nastasi, K. Henttinen, T. Suni, I. Suni, S. S. Lau, and W. Ensinger, Nucl. Instrum. Methods B 216, 257 (2004).
69. D. Kovač and G. Hobler, Nucl. Instrum. Methods B 249, 776 (2006).
70. J. K. Lee, M. Nastasi, N. David Theodore, A. Smalley, T. L. Alford, J. W. Mayer, M. Cai, and S. S. Lau, J. Appl. Phys. 96, 280 (2004).
71. O. Moutanabbir, B. Terreaúlt, M. Chicoine, F. Schiettekatte, and P. J. Simpson, Phys. Rev. B 75, 075201 (2007).
72. R. Tonini, F. Corni, C. Nobili, G. Ottaviani, F. Cazzaniga, and G. Queirolo, Solid State Phenom. 82-84, 291 (2002).
73. J. D. Holbech, B. Bech Nielsen, R. Jones, P. Stich, and S. Öberg, Phys. Rev. Lett. 71, 875 (1993).
74. B. Bech Nielsen, L. Hoffmann, and M. Budde, Mater. Sci. Eng. B 36, 259 (1996).
75. M. Budde, B. Bech Nielsen, P. Leary, J. Goss, R. Jones, P. R. Briddon, S. Öberg, and S. J. Breuer, Phys. Rev. B 57, 4397 (1998).
76. Y. J. Chabal, M. K. Weldon, Y. Caudano, B. B. Stefanov, and K. Raghavachari, Physica B 273/274, 152 (1999).
77. M. Budde, C. Parkes Cheney, G. Lüpke, N. H. Tolk, and L. C. Feldman, Phys. Rev. B 63, 195203 (2001).
78. E. V. Lavrov, J. Weber, L. Huang, and B. Bech Nielsen, Phys. Rev. B 64, 035204 (2001).
79. D. V. Kilanov, V. P. Popov, L. N. Safranov, A. I. Nikiforov, and R. Sholz, Semiconductors 37, 620 (2003); translated from Fiz. Tekh. Poluprovodn. 37, 644 (2003).
80. C. Lagahé, B. Aspar, H. Moriceau, A. Sousbie, and T. Barge, 2001 IEEE Int. SOI Conf. Proc. (IEEE, 2001), p. 69.
81. O. Moutanabbir and B. Terreault, J. Chem. Phys. 121, 7973 (2004).
82. K. Ishioka, M. Kitajima, S. Tateishi, K. Nakanoya, N. Fukata, T. Mori, K. Murakami, and S. Hishita, Phys. Rev. B 60, 10852 (1999).
83. T. Mori, K. Otsuka, N. Umehara, K. Ishioka, M. Kitajima, S. Hishita, and K. Murakami, Physica B 302/303, 239 (2001).
84. W. Düngen, R. Job, Y. Ma, Y. L. Huang, T.Mueller, W. R. Fahrner, L.O.Keller, J. T. Horstmann, and H. Fiedler, J. Appl. Phys. 100, 034911 (2006).
85. th Int. Conf. on Ion Implantation Technology, AIP Conf. Proc., Vol. 866 (AIP, 2006), p. 65.
86. A. W. R. Leitch, V. Alex, and J. Weber, Phys. Rev. Lett. 81, 421 (1998).
87. M. Hakala, M. J. Puska, and R. M. Nieminen, Phys. Rev. B 57, 7621 (1998).
88. R. S. Brusa, M. Duarte Naia, A. Zecca, C. Nobili, G. Ottaviani, R. Tonini, and A. Dupasquier, Phys. Rev. B 49, 7271 (1994).
89. M. Fujinami, R. Suzuki, T. Ohdaira, and T. Mikado, Phys. Rev. B 58, 12559 (1998).
90. M. Nastasi, T. Höchbauer, J.-K. Lee, J. P. Hirth, M. Ridgway, and T. Lafford, Appl. Phys. Lett. 86, 154102 (2005).
91. J.-K. Lee, Y. Lin, Q. X. Jia, T. Höchbauer, H. S. Jung, L. Shao, A. Misra, and M. Nastasi, Appl. Phys. Lett. 89, 101901 (2006).
92. N. Sousbie, L. Capello, J. Eymery, F. Rieutord, and C. Lagahé, J. Appl. Phys. 99, 103509 (2006).
93. A. L. Bement, Jr., R. G. Hoagland, and F. A. Smith, Jr., in Fracture: An Advanced Treatise, edited by H. Liebowitz, Vol. III (Academic, New York, 1971), p. 536.
94. Y. Ma, Y. L. Huang, R. Job, and W. T. Fahrner, Phys. Rev. B 71, 045206 (2005).
95. Q.-Y. Tong, T.-H. Lee, L.-J. Huang, Y. L. Chao, and U. Gösele, Electron. Lett. 34, 407 (1998).
96. O. W. Holland, D. K. Thomas, and R. B. Gregory, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 647, O6.1 (2000).
97. Q.-Y. Tong, R. Scholz, U. Gösele, T.-H. Lee, L.-J. Huang, Y.-L. Chao, and T. Y. Tan, Appl. Phys. Lett. 72, 49 (1998).
98. N. Desrosiers, A. Giguère, O. Moutanabbir, and B. Terreault, Appl. Phys. Lett. 87, 231908 (2005).
99. A. Nurmela, K. Henttinen, T. Suni, A. Tolkki, and I. Suni, Nucl. Instrum. Methods B 219/220, 747 (2004).
100. T. Höchbauer, K. C. Walter, R. B. Schwartz, M. Nastasi, R. W. Bower, and W. Ensinger, J. Appl. Phys. 86, 4176 (1999).
101. V. P. Popov, V. F. Stas, and I. V. Antonova, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 540, 109 (1999).
102. J. K. Lee, T. Höchbauer, R. D. Averitt, and M. Nastasi, Appl. Phys. Lett. 83, 3042 (2003).
103. J. K. Lee, T. Höchbauer, R. D. Averitt, and M. Nastasi, Nucl. Instrum. Methods B 219/220, 662 (2006).
104. M. Stutzmann, Phys. Rev. B 35, 5921 (1987).
105. C. P. Herrero, M. Stutzmahn, and A. Breitschwerdt, Phys. Rev. B 43, 1555 (1991).
106. A. M. Piro, L. Romano, S. Mirabella, and M. G. Grimaldi, Appl. Phys. Lett. 86, 081906 (2005).
107. L. Romano, A. M. Piro, S. Mirabella, M. G. Grimaldi, and E. Rimini, Appl. Phys. Lett. 87, 201905 (2005).
108. U. Gösele (MPI, Halle, Germany), private communication.
109. Aditya Agarwal, T. E. Haynes, V. C. Venezia, O. W. Holland, and D. J. Eaglesham, Appl. Phys. Lett. 72, 1086 (1998).
110. O. Moutanabbir and B. Terreault, Appl. Phys. Lett. 86, 051906 (2005).
111. C. Lagahé-Blanchard, N. Sousbie, S. Sartori, H. Moriceau, A. Sousbie, B. Aspar, P. Nguyen, and B. Blondeau, ECS Proc. 2003-19, 346 (2003).
112. Phuong Nguyen, I. Cayrefourcq, K. K. Bourdelle, A. Boussagol, E. Guiot, N.Ben Mohammed, N. Sousbie, and T. Akatsu, J. Appl. Phys. 97, 083527 (2005).
113. Phuong Nguyen, K. K. Bourdelle, T. Maurice, N. Sousbie, A. Boussagol, X. Hebras, L. Portigliatti, and F. Letertre, J. Appl. Phys. 101, 033506 (2007).
114. M. K. Weldon, M. Collot, Y. J. Chabal, V. C. Venezia, A. Agarwal, T. E. Haynes, D. J. Eaglesham, S. B. Christman, and E. E. Chaban, Appl. Phys. Lett. 73, 3721 (1998).
115. Xinzhong Duo, Weili Liu, Miao Zhang, Lianwei Wang, Chenglu Lin, M. Okuyama, M. Noda, Wing-Yiu Cheung, Paul K. Chu, Peigang Hu, S. X. Wang, ahd L. M. Wang, J. Phys. D, Appl. Phys. 34, 477 (2001).
116. Xinzhong Duo, Weili Liu, Miao Zhang, Lianwei Wang, Chenglu Lin, M. Okuyama, M. Noda, Wing-Yiu Cheung, S. P. Wong, Paul K. Chu, S. X. Wang, and L. M. Wang, J. Appl. Phys. 90, 3780 (2001).
117. O. Moutanabbir, B. Terreault, M. Chicoine, P. J. Simpson, T. Zahel, and G. Hobler, Physica B 376/377, 36 (2006).
118. R. Job, W. Düngen, Y. Ma, Y. L. Huang, and J. T. Horstmann, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 864, E10.2.1 (2005).
119. Y. Ma, R. Job, W. Düngen, Y. L. Huang, W. R. Farmer, M.-F. Beaufort, S. Rousselet, and J. T. Horstmann, Appl. Phys. Lett. 86, 252109 (2005).
120. Peng Chen, Paul K. Chu, T. Höchbauer, J.-K. Lee, M. Nastasi, D. Buca, S. Mantl, R. Loo, M. Caymax, T. Alford, J. W. Mayer, N. Davis Theodore, M. Cai, B. Schmidt, and S. S. Lau, Appl. Phys. Lett. 86, 031904 (2005).
121. Peng Chen, S. S. Lau, Paul K. Chu, K. Henttinien, T. Suni, I. Suni, N. David Theodore, T. L. Alford, J. W. Mayer, Lin Shao, and M. Nastasi, Appl. Phys. Lett. 87, 111910 (2005).
122. Lin Shao, J. K. Lee, T. Höchbauer, M. Nastasi, Phillip E. Thompson, I. Rukasova, H. W. Seo, Q. Y. Chen, J. R. Liu, and Wie-Kan Chu, Nucl. Instrum. Methods B 242, 509 (2006).
123. Lin Shao, Yuan Li, J. K. Lee, Q. X. Lia, Yongqiang Wang, M. Nastasi, Phillip E. Thompson, N. David Theodore, Paul K. Chu, T. L. Alford, J. W. Mayer, Peng Chen, and S. S. Lau, Appl. Phys. Lett. 87, 091902 (2005).
124. Lin Shao, Yuan Lin, J. G. Swadener, J. K. Lee, Q. X. Jia, Y. Q. Wang, M. Nastasi, Phillip E. Thompson, N. David Theodore, T. L. Alford, J. W. Mayer, Peng Chen, and S. S. Lau, Appl. Phys. Lett. 87, 251907 (2005).
125. Lin Shao, Yuan Lin, J. G. Swadener, J. K. Lee, Q. X. Jia, Y. Q. Wang, M. Nastasi, Phillip E. Thompson, N. David Theodore, T. L. Alford, J. W. Mayer, Peng Chen, and S. S. Lau, Appl. Phys. Lett. 88, 021901 (2006).
126. G. Hobler and G. Otto, Mater. Sci. Semicond. Process. 6, 1 (2003).
127. T. Zahel, G. Otto, and G. Hobler, Ref. [33], p. 179.
128. S. Bédard and L. J. Lewis, Phys. Rev. B 61, 9895 (2000).
129. S. Libertino, S. Coffa, A. La Magna, and V. Privitera, Nucl. Instrum. Methods B 178, 25 (2001).
130. S. B. Zhang and W. B. Jackson, Phys. Rev. B 43, 12142 (1991).
131. A. W. R. Leitch, V. Alex, and J. Weber, Solid State Commun. 105, 215 (1998).
132. F. A. Reboredo, M. Ferconi, and S. T. Pantelides, Phys. Rev. Lett. 82, 4870 (1999).
133. V. P. Markevich and M. Suezawa, J. Appl. Phys.-83, 2988 (1998).
134. J. G. Swadener, M. I. Baskes, and M. Nastasi, Phys. Rev. B 72, 201202 (2005).
135. N. Martsinovich, I. Suarez Martinez, and M. Heggie, phys. stat. sol. (c) 2, 1771 (2005).
136. L. B. Freund, Appl. Phys. Lett. 70, 3519 (1997).
137. C. M. Varma, Appl. Phys. Lett. 71, 3519 (1997).
138. W. Han and J. Yu, J. Appl. Phys. 89, 6551 (2001).
139. F. Yang, J. Appl. Phys. 94, 1454 (2003).
140. Lin Shao, Y. Q. Wang, M. Nastasi, and J. W. Mayer, Nucl. Instrum. Methods B 249, 230 (2006).