Исследование морфологии и электронных свойств поверхности пленок AIIIBV и контактов металла/AIIIBV методом атомно-силовой микроскопии

• Автор: Новиков, Вадим Александрович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 133 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Контакт металл-полупроводник

1.1 Контакт с ограниченной площадью

1.2 Неоднородная граница раздела металл-полупроводник

Глава 2 Методы исследования

2.1 Атомно-сило вал микроскопия

2.2 Фрактальный подход к исследованию поверхности

Глава 3. Исследование морфологии и электрофизических свойств

поверхностей полупроводников

3.1 Поверхность подложки п+-ОаАз

3.2 Поверхность эпитаксиального п-ОаАз
3.2.1 Исходная поверхность п-ваАз
3.2.2 Входная обработка поверхности п-ваАв
3.2.3 Поверхность п-ОаАз после снятия диэлектрического покрытия
3.2.4 Поверхность п-СаАэ после финишных химических обработок
3.3 Влияние стандартных технологических обработок на величину
реальной площади поверхности эпитаксиального п-ваАя
Основные результаты и выводы
Глава 4. Исследование морфологии и электрофизических свойств
поверхностей металлов
4.1 Влияние состояния границы раздела металл-полупроводник на
картину распределения КРП в области металлизации
Основные результаты и выводы
Глава 5. Контакты металл-полупроводник с барьером Шоттки
5.1 Влияние диаметра КМП с БШ на распределение КРП
5.2 Влияние взаимного расположения КМП с БШ на картину распределения их КРП
Основные результаты и выводы
Заключение
Список литературы
Приложение 1. АСМ изображения поверхности металлов, электрохимически осажденных на поверхность ОаАэ
Приложение 2. АСМ изображения поверхности металлов, напыленных на поверхность ОаАэ
Приложение 3. АСМ изображения контактов металл-полупроводник с барьером на основе, Ап/п-СаАБ. Толщина металлизации 150 нм

■ Введение
Актуальность работы
Развитие микроэлектроники, произошедшее за последние десятилетия, привело к уменьшению латеральных размеров исполнительных элементов интегральных микросхем до нескольких десятков нанометров. Поэтому на современном этапе развития микроэлектроники резко повышаются требования к свойствам поверхности полупроводников, например, шероховатости поверхности, её чистоте, однородности распределения примеси и т.д. на достаточно больших площадях. Это связано с тем, что свойства поверхности определяют электрофизические характеристики границы раздела. Так, например, в работе [1] показано, что именно граница раздела металл-полупроводник определяет высоту барьера и показатель идеальности выпрямляющего контакта металл-полупроводник с барьером Шоттки.
В условиях промышленного производства полупроводниковых приборов практически невозможно создать идеально гладкую поверхность полупроводника. Это связано с большим числом операций, применяемых в данном производстве: травление в кислотах и щелочах, нанесением
фоторезистов, металлизации, диэлектриков и т.д. Все это может привести к изменению геометрии и электрофизических свойств границы раздела на локальном и интегральном уровнях. Поэтому целесообразно проводить исследования свойств поверхности полупроводника на различных стадиях технологического маршрута, для выяснения особенностей формирования границ раздела готовых приборов. Таким образом, можно найти ответ на те или иные отклонения электрофизических характеристик готовых приборов от расчетных.
Наиболее перспективным методом, как для исследований, так и экспресс анализов, является атомно-силовая микроскопия. Данная методика сочетает в себе высокое разрешение, присущее электронным и сканирующим туннельным микроскопам, и при этом не требует сложной подготовки образцов для

В последнее время было проделано множество работ по исследованию точности измерения данной методики. Так в работе [38] авторы рекомендуют использовать узкие и длинные иглы, закрепленные на узких и коротких балках, для того чтобы минимизировать влияние формы иглы и взаимодействия балки кантилевера с поверхностью под ней на величину и латеральное разрешение получаемых изображений.
Описанный выше метод зонда Кельвина еще называют силовым методом зонда Кельвина (СМЗК), так как в основе регистрации сигнала лежит поддержание силы взаимодействия на первой гармонике равной нулю. В работе [39] были предложены методы градиентного МЗК. Так как измерение потенциала производят в колебательном режиме, то различают два градиентного метода: метод измерения градиента силы и градиента фазы. Использование данной методики должно улучшить разрешение при исследовании распределения поверхностного потенциала с высоким разрешением, кроме того данные методики должны обеспечить более правильное определение величина поверхностного потенциала [39,40]. Однако большинство современных исследовательских АСМ снабжены силовым МЗК, а перенастройка микроскопа для работы в градиентном режиме не всегда возможно. Поэтому большинство современных работ по исследованию распределения поверхностного потенциала методом АСМ проводят в силовом режиме.
При исследовании полупроводниковых материалов наибольшее распространение получили работы по изучению сколов полупроводниковых структур со сложным уровнем легирования [37, 41-55]. Использование МЗК для исследования полупроводниковых сколов со сложным уровнем легирования позволяет изучать распределение электрических полей в данных структурах. Кроме изучения статического распределения электрических полей, в процессе измерений можно через структуру подавать напряжение и наблюдать происходящие изменения.