Молекулярно-лучевая эпитаксия гетероэпитаксиальных структур SiGe/Si

• Автор: Русаков, Демьян Николаевич
• Шифр специальности: 05.27.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 184 с. : ил.

Содержание
Введение .

Теоретическая часть

1. Особенности технологии изготовления гетероструктур 0е и

приборов на их основе

1.1. Физические особенности 8Юе гетероструктур.

1.1.1. Основные свойства элементарных полупроводников Э1 и вс.

1.1.2. Свойства твердых растворов замещения 1.хСех

1.1.3. Изменение свойств твердых растворов замещения 1.хСех в

эпитаксиальных структурах.

1.2. Методы изготовления эпитаксиальных слоев 8Юе и гетероструктур на их основе.

1.2.1. Химическое осаждение из паровой фазы.
1.2.2. Молекулярнолучевая эпитаксия
1.2.3. Альтернативные методы эпитаксии
1.2.4. Сравнение различных методов получения эпитаксиальных
структур 8Юе
1.3. Методы изготовления легированных эпитаксиальных слоев
1.3.1. Выбор легирующей примеси в и БЮе
1.3.2. Донорные примеси в Б1 и 8Юе
1.3.3. Акцепторные примеси в и БЮе.
1.4. Особенности эпитаксиального выращивания гетероструктур
на основе твердых растворов 8Юе
1.4.1. Напряжения и дислокации несоответствия.
1.4.2. Морфология поверхности эпитаксиальных слоев ЭЮе,
выращенных на Б1 подложке.
1.5. Приборные структуры на основе БЮе.
1.5.1. Гетеробиполярные транзисторы.
1.5.2. Полевые транзисторы
1.5.3. ИК детекторы.
1.5.4. Устройства на квантовых эффектах.
1.5.5. Тенденции применения вЮе слоев и гетероструктур на их
основе.
1.6. Методы исследования эпитаксиальных структур 0е
1.6.1. Физические методы исследований.
1.6.2. Электрофизические методы исследования
1.7. Краткие выводы по главе
2. Расчет процессов эпитаксии Бц Ое и вЮе из твердофазных источников.
2.1. Тепловой расчет источника испарения в условиях вакуума.
2.1.1. К расчету размеров тигля.
2.1.2. К расчету температуры испарения
2.1.3. К выбору метода нагрева тигля
2.2. Расчет параметров молекулярного источника для испарения
кремния
2.2.1. Расчет размеров тигля
2.2.2. Расчет температуры испарения.
2.2.3. Выбор метода нагрева.
2.3. Расчет параметров молекулярного источника для испарения
германия.
2.4. Расчет параметров эффузионного источника для испарения
2.5. Расчет процессов эпитаксии вКЗе слоев
2.5.1. Расчет скорости роста и ве
2.5.2. Расчет мольной доли германия в 8Юе.
2.6. Краткие выводы по главе
Экспериментальная часть
3. Технология выращивания гетсроструктур 8ц.хСех на кремниевой подложке методом молекулярнолучевой эпитаксии из твердофазных источников.
3.1. Подготовка установки МЛЭ.
3.2. Подготовка подложек.
3.3. Влияние параметров и условий роста на структурное совершенство эпитаксиальных структур 8Юе8ц выращенных
на установке МЛЭ Цна9.
3.3.1. Влияние степени разряжения в области роста.
3.3.2. Влияние температуры подложки
3.3.3. Влияние температуры исходных реагентов
3.4. Температурные зависимости содержания компонентов в
твердых растворах БЮе, выращенных на установке МЛЭ Цна9.
3.4.1. Температурные зависимости скорости роста
3.4.2. Температурные зависимости содержания основных
компонентов в эпитаксиальных слоях БЮе
3.4.3. Температурные зависимости концентрации примеси в
эпитаксиальных слоях Б1 и БЮе.
3.5. Электрофизические измерения
3.5.1. Методика бесконтактного измерения электрофизических
параметров БЮе структур.
3.5.2. Зависимости подвижности носителей заряда от мольной доли
германия
3.6. Краткие выводы по главе
4. Особенности изготовления БЮе гетеробиполярного транзистора.
4.1. Разработка тестового кристалла БЮе ГБТ.
4.2. Краткие выводы по главе
Заключение
Приложения
1. Технологический маршрут изготовления транзисторной структуры
БЮе ГБТ на Б1 подложке КДБ0.
2. Основные этапы технологического маршрута
3. Параметры типовой структуры ГБТ на 0сБ
4. Топологические размеры типовой структуры ГБТ на БЮеБ
5. Состав и совмещаемость комплекта РФШ
Литература


Зеленоград, Всероссийской научнотехнической конференции Микро и наноэлектроника г. Всероссийской межвузовской научнотехнической конференции студентов и аспирантов Микроэлектроника и информатика г. Зеленоград, Международной научнотехнической школыконференции Молодые ученые науке, технологиям и профессиональному образованию г. Москва. Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 6 печатных работах и включены в 3 научнотехнических отчета НИОКР, проводимых в ОАО НИИМЭ и Микрон. Диссертационная работа включает введение, теоретическую главы 1 2, экспериментальную часть главы 3 4, заключение и приложение. В первой главе теоретической части представлен критический обзор отечественной и зарубежной литературы по исследуемой тематике, а также рассматриваются методы исследования эпитаксиальных слоев и ГС. Во второй главе представлены результаты расчета основных параметров проведения процесса эпитаксиального роста слоев Б, ве и БОе. Экспериментальная часть работы включает две главы. Первая глава состоит из 5 разделов в которых излагаются основные особенности и требования к процессам эпитаксии на установке МЛЭ Цна9, методики подготовки установки и подложек к роцессам эпитаксиального роста З и БЮе слоев и результаты исследований изготовленных слоев Б и ЭЮе. Вторая глава экспериментальной части посвящена разработке тестового кристалла гетеробиполярного БОе транзистора. Дли определения круга вопросов, которые требуется решить при разработке микроэлектронных приборов на основе гетероструктур Се необходимо провести изучение отечественных и зарубежных работ но выбранной тематике. В представленную теоретическую часть вошла обзорная глава по тематике исследования свойств, методов изготовления, методов исследования и применения ГС 8Юе, и глава с расчетом теоретических зависимостей эпитаксиального роста применительно к установке МЛЭ из твердофазных источников. Особенности технологии изготовления гетероструктур ii и приборов на их основе. В настоящей главе представлены результаты исследования научнотехнической литературы по следующим основным направлениям изучения 0е гетероструктур физические основы БЮе, изменение свойств БЮе в составе гетероструктур, методы изготовления БЮеБ, методы легирования 0е ГС, особенности эпитаксиального роста слоев и 8Юе, приборные применения ГС и методы исследования 8Юе гетероструктур. Физические особенности 5бе гетероструктур. Сплав германия с кремнием образует непрерывный ряд твердых растворов 8н. Оех, свойства которых напрямую или косвенно определяются соотношением компонентов раствора или для упрощения мольной долей германия х. Наиболее важной, являегся зависимость ширины запрещенной зоны твердого раствора от мольной доли германия. Фактически можно говорить о создании непрерывного ряда полупроводниковых материалов, с известным значением ширины запрещенной зоны. Оех позволяет разрабатывать новые электронные приборы, находящие применение во многих областях микро, нано и оптоэлектроники. В настоящем разделе рассмотрены основные свойства кремния, германия и твердых растворов на их основе. Основные свойства элементарных полупроводников и ве. Рассмотрим основные электрофизические свойства кремния и германия это поможет нам установить границы изменения свойств твердых растворов 8Юс. Кремний элемент IV группы Периодической системы элементов, кремний кристаллизуется в сложной кубической пространственной решетке типа алмаза. Атомный вес ,. Плотность при комнатной температуре составляет 2,гсм3 при плавлении, за счет изменения межатомного расстояния, плотность увеличивается чуть более, чем на 9 и составляет 2,гсм3. Температура плавления С. Расплавленный кремний обладает высокой химической активностью, поэтому подбор материалов для изготовления контейнеров и тиглей для работы с ним достаточно трудная задача в настоящее время в кремниевой технологии в качестве материалов для изготовления тиглей и контейнеров используют кварц, нитрид бора и разновидности графита. IV группы Периодической системы. Атомный вес ,. Диаграмма фазового состояния системы германийкремний.