Исследование влияния условий химического осаждения из газовой фазы на микроструктуру пленок карбида кремния

• Автор: Митченко, Иван Сергеевич
• Шифр специальности: 05.27.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Ставрополь
• Количество страниц: 162 с. : ил.

Введение .

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Кристаллическая структура карбида кремния. Политипизм.

1.2. Влияние параметров синтеза на состав и структуру пленок вЮ

1.2.1. Монокристаллическис эпитаксиальные пленки.

1.2.1.1. Г омоэпитаксия слоев вЮ.

1.2.1.2. Гстероэпитаксия слоев

1.2.2. Микрокристаллические пленки.

1.2.3. Аморфные пленки карбида кремния.

1.3. Теории зародышеобразования в тонких пленках при ХОГФ

1.4. Применение тонких пленок вЮ.

1.5. Выводы по главе 1.
Глава II. Методы синтеза и исследования пленок С.
2.1. Материалы.
2.2. Методика подготовки подложек
2.3. Характеристики установок ХОГФ и методика синтеза пленок карбида кремния.
2.4. Методы исследования состава и структуры.
2.4.1. Просвечивающая ИКспектроскопия.
2.4.2. Спектроскопия комбинационного рассеяния света КРС
2.4.3. Рентгенофазовый анализ РФА
2.4.4. Сканирующая зондовая микроскопия СЗМ
2.5. Измерение толщины пленок Б1С
2.6. Выводы по главе II
Глава III. Моделирование процессов зарождения и роста аморфных
и кристаллических пленок.
3.1. Описание структуры кристаллических решеток карбида кремния с
позиции высокомолекулярных соединений
3.2. Моделирование атомарной структуры поверхности
монокристаллической пластины, имеющей ориентацию 0.
3.3. Моделирование атомарной структур агрегатов зародышей, образующихся на поверхности 0.
3.4. Моделирование механизма зарождения кристаллической пленки
на плоскости 0.
3.5. Моделирование механизмов зарождения аморфных пленок на плоскости 0
3.6. Моделирование атомарной структуры поверхности
монокристаллической пластины, имеющей ориентацию 1.
3.7. Моделирование атомарной структуры зародышей на поверхности монокристаллов с ориентацией
3.8. Моделирование атомарных структур агрегатов, образующихся на ступенях разориентированных подложек
3.9. Моделирование процессов зарождения и роста пленок на пластинах, имеющих разориентацию относительно направления
3 Моделирование процессов зарождения и роста аморфных пленок
на пластинах с ориентацией 1.
3 Выводы к главе III.
Глава IV. Анализ влияния условий осаждении на структуру пленок
карбида с позиции модели зарождения и роста пленок
4.1. Кинетика зарождения и роста пленок карбида кремния на подложках 0.
4.2. Кинетика зарождения и роста пленок карбида кремния на неразориенгированных подложках
4.3. Кинетика зарождения и роста пленок карбида кремния на ступенях разориентированных подложек 1.
4.4. Влияние дополнительной активации газовой фазы на процессы роста пленок
4.5. Влияние скорости расхода источников компонентов пленки и газаносителя на структуру матрицы материала.
4.6. Влияние ориентации подложки на структуру матрицы пленки, синтезированной из ХКС
4.7. Выводы к главе IV.
Глава V. Анализ экспериментальных результатов
5.1. Анализ состава и структуры по данным ИКспектроскопии.
5.1.1. Общие представления об ИКспектрах карбида кремния
5.1.1.1. Анализ ИКспектров образцов, полученных в реакторе с различным типом активации процесса синтеза.
5.1.1.2. Анализ ИКспектров образцов, полученных из различных типов ХКС
5.1.1.3. Анализ ИКспектров образцов, полученных при различной
температуре.
5.1 Л .4. Анализ ИКспектров образцов, полученных при различной
скорости расхода водорода.
5.1.1.5. Анализ ИКспсктров образцов, полученных при различной концентрации ХКС
5.2. Анализ состава и структуры пленок вЮ по данным КРС.
5.3. Анализ степени кристалличности и фазового состава пленок вЮ
по данным РФА.
5.4. Анализ влияния условий осаждения на морфологию поверхности
пленок БЮ.
5.4.1. Анализ влияния температуры на морфологию поверхности
5.4.3. Анализ влияния ориентация подложки на морфологию поверхности
5.5. Кинетика осаждения тонких пленок карбида кремния.
5.6. Выводы по главе IV.
Основные результаты и выводы
Литература


Однако, без проведения всесторонних исследований в этой области невозможна оптимизация условий получения пленок и гетероструктур на основе аморфных, нано или микрокристаллических пленок БЮ с заданными характеристиками а, следовательно, и их массовое использование в технологии элементов электронной техники. Существующее положение дел усугубляется отсутствием математических моделей,
способных описать процессы зарождения и роста аморфных, нано и микрокристаллических пленок вЮ, а также указать пути повышения качества монокристаллических пленок при снижении температуры синтеза. В связи с этим цель данной работы состояла в том, чтобы установить влияние технологических факторов синтеза на микроструктуру и состав пленок карбида кремния, синтезируемых методами химического осаждения из газовой фазы ХОГФ. БС по данным спектров ИКпропускания и комбинационного рассеяния света. Тематика данной работы соответствует перечню приоритетных направлений фундаментальных исследований, утвержденных президиумом РАН. Мин. Образования РФ, РНП 1. Мин. Образования РФ, РНП 3. Мин. Образования РФ, РНП 1. ФЦНТП РНП 2. Фундаментальные исследования новых изолирующих и полупроводниковых материалов на основе аморфного и гидрогенизированного карбида кремния совместно с Кемницким техническим университетом. Результаты диссертационной работы легли в основу проекта, поддержанного фондом содействия развитию малых форм предприятий в научнотехнической сфере по программе Старт р от г. ООО НПФ Экситон г. Ставрополь. СевероКавказского государственного технического университета, Ставрополь, , , г. Химия твердого тела и современные микро и нанотехнологии, Кисловодск, г. Международной конференции Аморфные и микрокристаллические полупроводники, СанктПетербург, г. Российскояпонском семинаре Перспективные технологии и оборудование для материаловедения, микро и наноэлектроники Астрахань, , Саратов, г. Вузовская наука СевероКавказскому региону, Ставрополь, г. Южного научного центра РАН. РостовнаДону, г. IX российскокитайском симпозиуме Новые материалы и технологии, Астрахань, г. УстьКаменогорск, г. По тематике диссертационной работы опубликовано печатных работ, в том числе 7 статей и тезисов к докладам на международных, российских и региональных научнотехнических конференциях. Диссертация состоит из введения, 5 глав, основных результатов и выводов по работе. Содержит 6 страниц машинописного текста, включая таблиц, рисунков и список литературы в количестве 5 наименований. Глава . Кристаллическая структура карбида кремния. Отличительной особенностью монокристаллического карбида кремния является существование большого числа политипных модификаций известно свыше 0 политипов, которые представляют собой суперпозицию структур типа сфалерита и вюрцита . Кристаллическую структуру всех политипов можно представить в виде тетраэдра, состоящего из 4 атомов С, связанных ковалентной связью с одним атомом Б, расположенным в центре, а каждый атом С таким же образом окружен 4 атомами Б, как показано на рисунке 1. Рисунок 1. Элементарная кристаллическая ячейка карбида кремния. В общем случае различные политипы образуются в результате комбинации различно упакованных двойных слоев С, где каждый отдельный Сслой может быть представлен в упрощенном виде как плоская поверхность атомов кремния, связанных с плоской поверхностью атомов углерода. Сось. На рисунке 1. Особенностью карбида кремния является то, что у него одна поверхность, расположенная по нормали к Соси, состоит из атомов кремния, а противоположная из атомов углерода. Как показано на рисунке 1. Сгрань соответственно. Полярность направления для карбида кремния проявляется в различии физических, химических и других свойств различные скорости роста граней, скорости травления и поглощении примесей . Оборванные связи на Сграни
Рисунок 1. Для характеристики различных политипов используют как классические АВС схемы, так и обозначения с применением символов Жданова, Рамсдела, Полинга, Гасиловой . Я ромбоэдрическая, С кубическая таблица 1. Таблица 1. Символы Рамсдела Н, К. Элементарные ячейки многослойных политипов БЮ очень большие и содержат иногда сотни атомов 4Л, 0Н, или . Изобразить или описать такие многоатомные ячейки трудно, но можно задать мотив построения структуры. С образуют, характерные для алмазоподобных структур гексагоны, лодочки.