Особенности электронной эмиссии для контроля процесса реактивного ионно-лучевого травления пленочных гетерокомпозиций

• Автор: Курочка, Александр Сергеевич
• Шифр специальности: 05.27.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 149 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Условные обозначения и сокращения

ВВЕДЕНИЕ

1 ОСНОВНЫЕ ЭФФЕКТЫ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ НИЗКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ИОНОВ С ТВЕРДЫМ ТЕЛОМ

1.1 Механизмы энергетического взаимодействия ионов с твердым

телом

1.2 Ионное распыление и внедрение

1.3 Ионное активирование химического взаимодействия

1.4 Ионно-электронная эмиссия

1.5 Особенности ионно-лучевого травления материалов электроники в реактивной среде

1.6 Целесообразные области применения ионно-электронной эмиссии для контроля процессов реактивного ионно-лучевого травления
(РИЛТ) тонкопленочных гетероструктур
1.7 Заключение и постановка задачи
2 ПРИМЕНЯЕМОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Разработка элементов оборудования для исследования ионноэлектронной эмиссии с поверхности подложек в условиях РИЛТ
2.1.1 Общие требования к экспериментальному оборудованию
2.1.2 Разработка элементов оборудования для регистрации ионноэлектронной эмиссии с поверхности подложек
2.1.3 Разработка методики регистрации тока вторичных электронов
с поверхности твердого тела в условиях РИЛТ
2.1.4 Ошибка измерений тока вторичных электронов (ВЭ)
2.1.5 Методика определения величины тока вторичных электронов
2.2 Обоснование выбора реактивной среды и объектов исследования
2.3 Заключение
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ИОННОЭЛЕКТРОННОЙ ЭМИССИИ С ПОВЕРХНОСТИ ПОДЛОЖКИ ПРИ РЕАКТИВНОМ ИОННО-ЛУЧЕВОМ ТРАВЛЕНИИ

3.1 Зависимость интенсивности ионно-электронной эмиссии от параметров процесса РИЛТ
3.2 Особенности изменения тока вторичных электронов при РИЛТ металлических поверхностей
3.3 Особенности ионно-электронной эмиссии с поверхности полупроводниковых материалов
3.4 Влияние наведенного поверхностного потенциала на интегральный сигнал ионно-электронной эмиссии в условиях РИЛТ многослойных структур
3.5 Заключение
4 УТОЧНЕНИЕ МОДЕЛИ ИОННО-ЭЛЕКТРОННОЙ ЭМИССИИ В УСЛОВИЯХ РИЛТ
4.1 Физическая модель ионно-электронной эмиссии
4.2 Уточнение математической модели иоино-электронной эмиссии
4.3 Заключение
5 ВОЗМОЖНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ ЭМИССИИ ДЛЯ КОНТРОЛЯ РИЛТ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ
ГЕТЕРОКОМПОЗИЦИЙ
5.1 Использование электронно-эмиссионного контроля процесса
РИЛТ в технологии мощных п-р-п Бі-транзисторов
5.2 Формирование металлизации СВЧ полевого транзистора в процессе РИЛТ
5.3 Исследование возможности создания квантово-размерных наноструктур Аи/Ті/АІОаАз/СаАз
5.4 Заключение
ОБЩЕЕ ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Условные обозначения и сокращения
dE/dz - полные потери энергии;
R - пробег иона;
R - средний пробег иона;
Rp - проекция среднего пробега иона;
Mi - масса первичного иона;
М2 - масса атома вещества;
Z/ - атомный номер бомбардирующих ионов;
Z2 - атомный номер обрабатываемого материала;
SJEJ - ядерная тормозная способность;
S/EJ - электронная тормозная способность; vu - скорость движения иона; а - боровский радиус; q - заряд электрона;
El - начальная энергия иона;
N - плотность атомов среды;
Емакс - максимальная энергия иона;
Епр - пороговая энергия распыления иона;
Есм - пороговая энергия смещения атомов в материале; Есу6 - энергии сублимации материала;
S - коэффициент распыления материала;
па - число выбитых (распыленных) атомов материала;
пи - число ионов, бомбардирующих материал;
Na - число Авогадро; z - кратность заряда ионов;
Ат - масса распыленного материала;
А - атомный вес материала;
/„ - ионный ток;

предположить сг - пр, где /э, - параметр столкновений при котором потери энергии за счет неупругих столкновений £?(/?)) = Д - Ф, А - глубина заполненной зоны, (р - работа выхода электрона. Если столкновения с параметром удара р> рх сопровождаются передачей энергии меньшей, чем А-ф, связанный электрон не возбуждается.
Выражение для расчета коэффициента ИЭЭ можно представить как:
г[у) = ^ИК | умст{ум)<щ> Ум-^ с1ум=Ы¥Л[ст(у)-Ь<т(у), (1Л8)
где N - число атомов в единице объема;
В7 - вероятность выхода в вакуум возбужденного электрона;
V - начальная скорость иона в мишени;
Утт - пороговая скорость;
ум - скорость иона внутри мишени;
к - параметр, характеризующий тормозное ускорение;
сг - сечение однократной ионизации атомного остатка;
Ас- уменьшение сечения ионизации за счет торможения иона.
Эта формула справедлива для случая, когда поток вторичных электронов внутри твердого тела убывает по экспоненциальному закону с увеличением длины свободного пробега Я.
В дальнейшем проведена оценка влияния атомов отдачи на закономерности ИЭЭ с учетом распределения атомов отдачи по скорости и глубине их образования, а также изменения глубины выхода электронов к при изменении атомного номера материала мишени. Значение Я вычислялось по формуле [66]:
Я = 1,9-10'7Ар 'г;0-6,

(1.19)