Формирование локальных высокоомных пористых областей в кремнии и кремний-германии методом неоднородного химического травления

• Автор: Старостина, Елена Алексеевна
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 111 с. : ил

Содержание

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Способы получения пористого кремния

1.2. Механизм химического травления кремния

1.3. Механизмы формирования БЕплснок

1.4. Порообразование в кремнийгерманиевых сплавах

1.5. Исследование структуры и состава БЕпленок

1.6. Фотолюминесцентные свойства пористого кремния

1.7. Электрические свойства пористого кремния

1.8. Способы диэлектрической изоляции активных элементов интегральных микросхем

1.9. Выводы и постановка задачи

Глава 2. Исследование особенностей формировании пористого
кремния в водных растворах плавиковой и азотной кислот
2.1. Методики приготовления и исследования образцов
2.2. Травление кремния в растворах с повышенным содержанием
азотной кислоты
2.3. Травление кремния в растворах с повышенным содержанием
плавиковой кислоты
2.4. Выводы
Глава 3. Исследование влияния упругих напряжений
на процессы порообразования
3.1 Влияние упругих напряжений на процесс образования
8Епористого кремния . .
3.2. Влияние дозы имплантации ионами инертного газа аргона
на БЕпроцесс
3.3. Выводы
Глава 4. Методы формирования локальных пористых слоев
4.1. Формирование локальных пористых областей в кремнии путем имплантации
ионов с последующим неоднородным химическим травлением
4.2. Формирование локальных пористых областей при
помощи неоднородного химического травления через маски
4.3. Выводы
Глава 5. Исследование возможности использования локальных нанопористых слоев для латеральной изоляции элементов СБИС с мелкозалегающими кремниевыми и многослойными
германийкремнкевыми структурами
5.1. Исследование резистивных тестовых структур на основе Б
52. Исследование резистивных тестовых структур на основе Ое
5.3. Анализ выходных статических характеристик МОПтранзисторных структур на основе гстероэпитаксиапьных БЗСе пленок, изготовленных по технологии латерального разделения мезаканавками
и пористыми пленками
5.4. Выводы
Заключение
Список литературы


Получая пленки с различными свойствами и исследуя их, он сделан выводы, что они состоят из смеси элементарного кремния и гидридов кремния. И только более поздние исследования доказали, что новый материал является нанопористым по своей структуре []. Наиболее распространенным способом получения ПК является электрохимическое травление кремния в растворах плавиковой кислоты в электролитической ячейке (ПКЭ). Избирательное вытравление пор при электрохимическом способе получения пористого кремния происходит при приложении внешнего потенциала к образцам кремния в растворе плавиковой кислоты, когда кремний становится растворимым анодом, а в качестве катода используется материал, стойкий к воздействию электролита []. При изменении величин плотности тока и напряжения происходит плавный переход от режима электрополировки к порообразованию [3]. В литературе достаточно широко представлены данные по воспроизводимому получению различных типов ПКЭ в зависимости от условий получения. Размеры и конфигурация пор определяются типом проводимости и степенью легирования исходного материала, ориентацией подложки, концентрацией и составом электролита, а также режимом анодной обработки. Так, например, при анодировании пластин кремния р-типа происходит образование пористого кремния с очень маленькими размером пор и расстоянием между ними (около 5 нм). При увеличении уровня легирования кремния диаметр пор и расстояние между ними увеличиваются, но ненамного. При анодировании кремния n-типа увеличение концентрации легирующей примеси в образцах, наоборот, приводит к уменьшению диаметра пор и размеров перегородок [-]. Концентрация плавиковой кислоты существенно влияет на величину электрических параметров, при которых наступает режим порообразования [3]. Работы в этом направлении активно продолжаются и в настоящее время. Формирование пористого кремния при химическом травлении происходит в растворах кислот, которые составляют основу для химической полировки. Изменение концентраций кислот в растворе может привести как к химической полировке кремния, так и к образованию БЕ-пленок [,]. Существует несколько типов растворов для получения БЕ-пленок. Все они содержат в своей основе плавиковую кислоту, поскольку процесс избирательного травления, гак же, как и химическая полировка кремния, включают в себя стадии образования окисла и его растворения, вторая стадия возможна только при наличии в растворах НР. Для образования окисла необходим окислитель. Отличие в формировании пористого кремния химическим путем от метода получения Г1К во время электрохимического процесса состоит в том, что вместо приложения внешнего напряжения к пластине кремния в раствор плавиковой кислоты добав;1Яются окислители, переводящие кремний в окисленное состояние. Окислителем может служить азотная кислота и ее соли, триоксид хрома [] а также перекись водорода []. Проблемой при получении ПК в процессе неоднородного химического травления считается негомогенность пористого слоя [] и невосироизводимость структуры и толщины ПК []. Формирование пористого кремния возможно не только в водных растворах кислот при комнатной температуре, но и в парах концентрированных кислот [], при этом формируются более толстые и гомогенные пленки со стабильной фотолюминесценцией. Альтернативным способом получения пористого кремния является фотохимическая реакция в водных растворах или газовой среде плавиковой кислоты с добавлением окисляющих компонентов, когда генерация необходимых для реакции окисления кремния дырок происходит при помощи световых квантов [-]. ПК или нет. Различия в способах получения анодных и БЕ-пористых пленок определяют различия в их структуре и свойствах. Размерные характеристики первых, которые варьируются от нанометровых до макромикронных величин, и многообразие морфологических типов сильно зависят от условий получения и могут управляться параметрами электрохимической обработки. Но при получении ПК в процессе химического травления возможностей для изменения параметров не так много, откуда вытекает небольшое многообразие в морфологии и свойствах.