Разработка технологических основ электронно-лучевого формирования поверхности монокристаллических подложек SiC для создания микро- и наноструктур

• Автор: Гусев, Евгений Юрьевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 171 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Список сокращений

Введение.

Глава 1. Влияние поверхности подложек БЮ на формирование микро и наноструктур

1.1 Влияние поверхности подложек БЮ на эпитаксиальный слой и характеристики приборных структур.

1.2 Методы формирования поверхности подложек в1С

1.3 Термодинамические процессы в системах С и 8Ю

1.4 Выводы, постановка цели и задач.

Глава 2. Анализ физикохимических процессов формирования поверхности подложек С при ЭЛО структуры

2.1 Тепловые процессы.

2.2 Анализ термоуиругих напряжений

2.3 Анализ термокапиллярных процессов в зоне жидкой фазы
2.4 Термодинамический анализ реакций межфазного взаимодействия и структуре расплав подложка С.
2.5 Синтез и разложение БЮ в расплаве
2.6 Кинетика процесса растворения БЮ в расплаве Б1
2.8 Выводы.
Глава 3. Влияние ЭЛО на физические характеристики поверхности подложек вЮ и электрофизические характеристики контактов Т1п6НС
3.1 Экспериментальные методы исследований.
3.2 Исследование шероховатости поверхности подложек БЮ
3.3 Исследование режимов формирования поверхности подложек С при ЭЛО.
3.4 Исследование влияния режимов ЭЛО на параметры контактов Т16НС.
3.5 Разработка технологического процесса электроннолучевого формирования поверхности монокристалл ических подложек Б КЗ.
3.6 Выводы.
Заключение
Список используемых источников


В приложении представлены свойства температурные зависимости свойств С и ; список реакций и соответствующие им данные энергии Гиббса в системе -С-С в области температур от 9 К до К; акты внедрения на промышленных предприятиях и научных организациях, а также использования научных результатов в учебном процессе. ГЛАВА 1. Кинетика процессов формирования, стабильность и надежность, воспроизводимость параметров и выход годных приборных структур на основе SiC, а также соответствие их параметров расчетным значениям, определяются плотностью дефектов подложки, эпитаксиальных слоев (ЭС) и их границ раздела [1-7]. Согласно [3,4] объемные <> дефекты подложки SiC могут быть представлены нестабильностью политипа, открытыми винтовыми супердислокациями - микропорами (micropipes), малоугловыми границами и дислокациями (краевыми, винтовыми и дислокациями базисной плоскости). Дефекты подложки, как правило, копируются ЭС и становятся причиной отказов и деградации характеристик приборов [3,6,7]. Отмечается, что дислокации подложки могут изменять тип и плотность при переходе в ЭС: микропоры в сеть винтовых дислокаций, а дислокации базисной плоскости в краевые дислокации [3, 7]. Известный эффект «складывания» (step bunching) двуслойных Si-C ступеней роста при эпитаксии приводит к неравномерности распределений плотности и высоты ступеней поверхности (эшелонам многослойных ступеней), а образованные протяженные террасы представляют собой центры зарождения дефектов упаковки [3,6, 8,9]. В свою очередь дефекты упаковки, включения и напряжения, вызванные несоответствием параметров решетки, представляют центры зарождения винтовых дислокаций и микропор [1-3,6]. Последние, включая дислокации базисной плоскости, представляют наиболее опасные типы дислокаций [1-3, 6, 7]. Дислокации базисной плоскости в активной области ЭС приборных структур, при прохождении тока, трансформируются в дефекты упаковки за счет энергии рекомбинации электронов и дырок, вызывая дрейф падения напряжения и деградацию приборов [7]. Винтовые дислокации определяют напряжения несоответствия, и приводят к деградации характеристик приборов [3, 6]. Наличие эшелонов многослойных ступеней также приводит к неравномерным распределениям электрических свойств и примеси в ЭС, которые отрицательно сказываются на кинетике процессов формирования и степени интеграции устройств 8Ю [3, 6, 7]. Влияние краевых дислокаций оценивается в меньшей степени [3, 7]. Таким образом, можно выделить следующие факторы способствующие формированию дефектов морфологии подложек С: объемные дефекты в подложке, дефекты на поверхности подложки (вызванные резкой, шлифовкой и полировкой пластин), угол разориентации поверхностности пластины от базисной плоскости (плоскости спайности) и условия роста [1—3, 6, 7]. Однако в промышленности используются пластины с плотностью микропор до см'2 [3, 6]. Известно, что стабильность и электрофизические параметры микро- и наноструктуры существенно зависят от качества подложки [1-3], и в работах [1-3, 7, ] показано, что определяющие влияние на дефектообразование в ЭС 4Н- и 6H-SiC оказывает процесс полировки поверхности подложек. ЭС, что обусловлено их трансформацией в краевые дислокации [7]. В случае СКЗ шероховатости подложки 1,0 нм происходило удвоение плотности дислокаций в ЭС (до см'2). Обобщенные данные по влиянию состояния ЭС на параметры приборных структур представлены в обзорной работе [], а также работах [6, 7, , ]. В качестве положительных результатов полировки поверхности подложек перед эпитаксией отмечается: улучшение качества эпитаксиальных пленок GaN выращенных на подложках 6H-SiC, и структуры первого монослоя GaN на границе раздела GaN/SiC, снижение полной ширины кривой качения на уровне полу максимума (ПШПМ) от эпитаксиальной пленки GaN на 6H-S1C со 0 до ЗОугл. Si/SiC ЗС-SiC МОП-транзисторов (ЗС-SiC на Si) с увеличением значений подвижности в канале до (5-0 см2/В-с) и напряженности поля пробоя до 3,5 МВ/см [6, -]; уменьшение дрейфа прямого напряжения биполярных приборов при протекании тока деградации в 4 раза в результате снижения СКЗ шероховатости поверхности подложек с 1,0 до 0,1-0,6 нм [7].