Разработка и исследование физико-технологических принципов создания микроэлектронных устройств на основе планарных многослойных гетероэпитаксиальных структур Si, CaF2 и CoSi2, сформированных методом молекулярно-лучевой эпитаксии

• Автор: Алтухов, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 05.27.06, 05.11.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 174 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. Применение молекулярнолучевой эпитаксии для создания новых типов приборных гетероструктур микроэлектроники

1.1. Введение.

1.2. Структуры типа кремнийнадиэлектрике

1.2.1. Выбор материалов для формирования диэлектрических слоев

1.3. Выбор материала для формирования проводящих слоев

1.4. Создание многослойных приборных гетероструктур

1.4.1. Новые приборные гетероструктуры с использованием комбинаций полупроводник диэлектрикметалл

1.4.2. Структуры 1СаР2 для КНД транзисторов и КМОП ИС

1.4.3. Детекторы электромагнитных и ионизирующих излучений
1.4.4. Транзисторы с баллистическим переносом носителей
1.5. Требования к аналитическим методам
1.6. Основные выводы
1.7. Выбор направления работ
ГЛАВА 2. ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ГЕТЕРОСТРУКТУР НА ОСНОВЕ КРЕМНИЯ
2.1. Аппаратура для формирования многослойных гетероструктур
2.1.1. Технологическая система сверхвысокого вакуума для МЛЭ
2.1.2. Загрузочный реактор для УФ обработки
2.2. Технический подход и методы исследования
2.2.1. Аппаратура и методы микроэлементного анализа
2.2.1.1. Метод электронной Ожеспектроскопии ОЭС
2.2.1.2. Массспектроскопия
2.2.2. Аппаратура и методы микроструктурного анализа
2.2.3. Прочие электрофизические методы
2.3. Базовые технологические процессы
2.4. Подг отовка поверхности подложек
2.4.1. Ионноплазменная очистка поверхности
2.4.2. Химикотермическая очистка поверхности Б
2.4.3. Подготовка и чистка поверхности СаГ
2.5. Основные выводы к Главе
ГЛАВА 3. РОСТ И СТРУКТУРА ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ ГЕТЕРОСТРУКТУР
3.1. Дисилицид кобальта на 0Б
3.2. Фторид кальция на 0Б
3.3. Кремний на 0 СаР
3.4. Дисилицид кобатьта на 0СаГ
3.5. Гетероструктуры кремнийфторид кальциякремний
3.6. Гетероструктуры кремнийсилицид кобальта кремний
3.7. Гетероструктуры БГСоБЬСаБг
3.8. Основные выводы к Главе
ГЛАВА 4. МОДИФИКАЦИЯ электрофизических ПАРАМЕТРОВ гетероструктур
4.1. Электронностимулированная модификация электрофизических параметров гетероструктур СаГ
4.2. Изменение оптических свойств гетероструктур СаГ2Б1 при электронном облучении
4.3. Управление высотой барьера Шоттки эпитаксиальных силицидов на кремнии
4.4. Формирование упорядоченной структуры микропроколов СоБ 0Б
4.5. Основные выводы к Главе
ГЛАВА 5. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ УСТРОЙСТВА МИКРО И ОПТОЭЛЕКТРОНИКИ НА ОСНОВЕ ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ ГЕТЕРОСТРУКТУР
5.1 Транзисторные КПД структуры на основе слоев i2i
5.2. Структуры КНД КМОП ИС на основе i2i
5.2.1. Структуры КНД КМОП ИС на основе i2i с кольцевым затвором
5.3. Гетероэпитаксиальные детекторы ионизирующих излучений на основе структур 2i2i
5.3.1. Разновидности конструкции детекторов ионизирующих излучений
5.3.2. Матрица детекторов ионизирующих излучений
5.4. Фото и гамма детекторы с внутренним отражающим слоем
5.5. Применение структур ii2i для создания баллистических транзисторов
5.5.1. Применение структур ii2i для создания транзисторов с с проницаемой базой ТПБ
5.5.2. Применение структур ii2i для создания транзисторов с металлической базой
5.6. Основные выводы к Главе 5
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Основные результаты диссертационной работы
Научная новизна теоретических положений и результатов экспериментальных исследований, полученных автором
Методы исследования, достоверность и обоснованность результатов диссертационной работы
Практическая и научная полезность результатов диссертационной работы
Внедрение результатов работы
Апробация работы
Благодарности
ЛИТЕРАТУРА


В настоящее время развитием направлением МЛЭ и разработкой многослойных квантоворазмерных гетерокомпозиций в мире занимаются около сотни научных коллективов. Зарубежными фирмами разработаны новые и усовершенствованные образцы промышленных систем МЛЭ. В России, после резкого кризиса середины х начала х годов, постепенно восстанавливается и развивается отечественная научнотехнологическая база, расширяются научные исследования. Признанием заслуг российских ученых в области физики многослойных квантовых гетероструктур стало присуждение Нобелевской премии директору ЛФТИ академику РАН Алферову Ж. Инициатива создания научнотехнологического направления разработки МЛЭ планарных многослойных гетероэпитаксиальных структур кремния, фторида кальция и силицида кобальта принадлежит коллективу ученых ОАО ЦНИТИ Техномаш, работающих под руководством генерального директора профессора Житковского В. Д. В настоящее время эти разработки ведутся совместно с компанией УралАлмазинвест. Исследованиям в области разработки конструктивнотехнологических решений и физических основ МЛЭ эпитаксиальных гетероструктур, включающих кремний, а также эпитаксиальные фториды и силициды, посвящены работы Соколова Н. С., Пчелякова О. П., Жирнова В. В. Полученные ими результаты позволили сформировать научные основы применения метода МЛЭ для формирования гетероструктур на основе данных материалов, предложить новые подходы к методам исследования кинтетики процесса роста и фазообразования на отдельных стадиях процесса МЛЭ. Ими были рассмотрены влияние термодинамических и кристаллографических факторов на основные закономерности формирования слоев кремния и дифторида кальция при МЛЭ и ТФЭ, проведен анализ кинетики и взаимного влияния фаз процесса роста в условиях высокого вакуума на структуру и электрофизические параметры гетероструктур и эпитаксиальных силицидов кобальта и никеля. Однако, в упомянутых выше работах не были решены ряд важных научнотехнических задач, имеющих прикладной характер, и связанные с созданием гетероструктур приборного качества, исследованием возможностей их применения для реализации новых устройств микроэлектроники, изучением влияния режимов процесса МЛЭ на электрофизические параметры устройств, а также исследованиям по созданию оптимальных низкотемпературных методов подготовки подложек для МЛЭ. Кроме того, применительно к задачам создания гетероструктур приборного качества и их практическому применению для реализации новых устройств микроэлектроники, включая МЛЭ структуры КНД с использованием флюорита в качестве межслойного диэлектрика, исследования почти не проводились иили не носили системного характера. Кроме этого, требуют дальнейшего развития теоретические положения по оптимизации и согласованию оптических параметров разнородных структур с учетом различных коэфициентов отраженияпреломления и связанных с ними потерь индуцированного излучения на границах раздела оптических сред типа флюориткремнийсилицид, оказывающих существенное влияние на характеристики и качество планарных интегральных детекторов коротковолновых и ионизирующих излучений в целом. Сведения о таких работах в литературе практически отсутствуют. Таким образом, необходимость и актуальность исследований в области разработки и исследования конструктивнотехнологических методов формирования методом МЛЭ многослойных эпитаксиальных гетероструктур, включающих кремний, монокристаллический дифторид кальция и силицид кобальта, очевидна. КНС кремнийнасапфире, в т. Б1 МОХтехнология и ее модификации для своей реализации требуют сложного и дорогостоящего оборудования, высоких температур отжига имплантационных дефектов, вызывают остаточные радиационные и механические нарушения в слое кремния, а также неприменимы для реализации многослойных типов ИС и других полупроводниковых материалов. МЛЭ и оценка их эффективности. Поиск и разработка новых технических решений в области низкотемпературных методов подготовки подложек на основе комплексного воздействия УФизлучения, химического окисления и травления в потоке паров в вакууме.