Особенности кинетической ионно-электронной эмиссии с поверхности металлических и полупроводниковых пленочных материалов в процессе ионно-лучевого травления

• Автор: Сергиенко, Андрей Алексеевич
• Шифр специальности: 05.27.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 144 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1. ВОЗМОЖНОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ТВЕРДОГО ТЕЛА ПРИ ЕГО РАСПЫЛЕНИИ

1.1. Ионноэлектронная эмиссия

1.2. Методы регистрации сигнала ионноэлектронной эмиссии

1.2.1. Метод наведенного тока

1.2.2. Метод объемного коллектора

1.3. Составляющие сигнала вторичной ионной эмиссии

1.4. Заключение и постановка задачи

2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ И ПРИМЕНЯЕМОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

2.1. Разработка элементов оборудования для исследования вторичной ионноэлектронной эмиссии с поверхности твердого тела при ионнолучевом травлении ИЛТ
2.2. Разработка метода регистрации тока вторичных электронов с поверхности твердого тела для разных технологических задач при ИЛТ немоноэнергетическим пучком ионов
2.2.1. Разработка узла регистрации вторичных электронов ВЭ
2.2.2. Методика определения средней энергии ионов от источника с холодным катодом
2.2.3. Методика определения качественной и количественной составляющей информативного сигнала
2.2.4. Методика определения оптимального потенциала приемника электронов для регистрации тока ВЭ
2.3. Ошибка измерений тока ВЭ
2.4. Заключение
3. УТОЧНЕНИЕ МОДЕЛИ ВЫХОДА ВТОРИЧНЫХ ЭЛЕКТРОНОВ ИЗ МЕТАЛЛОВ И ПОЛУПРОВОДНИКОВ
3.1. Статистика электронов в металлах и полупроводниках
3.2. Энергия возбуждения электронов при иеупругих
атомных столкновениях
3.3. Вероятность выхода электронов
3.4. Доля регистрируемых вторичных электронов
3.5. Определение тока вторичных электронов
3.6. Особенности влияния температуры на выход ВЭ
3.7. Основные результаты моделирования и сравнение с другими моделями и экспериментальными данными
3.7.1. Зависимость коэффициента ионноэлектронной эмиссии КИЭЭ от энергии ионов
3.7.2. Зависимость КИЭЭ металлов от атомного номера мишени
3.7.3. Сравнение теорий и эксперимента
3.7.4. Зависимость КИЭЭ полупроводников от ширины запрещенной зоны
3.7.5. Зависимость тока вторичных электронов от сорта бомбардирующего иона
3.8. Заключение
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИЧЕСКОЙ ИОННОЭЛЕКТРОННОЙ ЭМИССИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТОКА ВТОРИЧНЫХ ЭЛЕКТРОНОВ ОТ ОБРАБАТЫВАЕМОЙ ПОВЕРХНОСТИ
4.1. Исследование возможности получения сигнала ионноэлектронной эмиссии в условиях технологического процесса ИЛТ для диагностики поверхности твердого тела
4.2. Закономерности изменения тока вторичных электронов от времени травления многослойных структур
4.3. Особенности влияния электропроводимости мишени на ионноэлектронную эмиссию с поверхности в результате ИЛГ полупроводниковых материалов
4.4. Зависимость сигнала ионноэлектронной эмиссии основных полупроводников от параметров технологического процесса
4.5. Влияние ширины запрещенной зоны полупроводников на эмиссию вторичных электронов с поверхности
4.6. Влияние плотности потока ионов на коэффициент ионноэлектронной эмиссии
4.7. Зависимость интенсивности сигнала ионноэлектронной эмиссии основных металлов от параметров технологического процесса
4.8. Заключение
5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИОННОЭЛЕКТРОННОЙ ЭМИССИИ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ИОННОЛУЧЕВОГО ТРАВЛЕНИЯ СЛОИСТЫХ ГЕТЕРОКОМПОЗИЦИЙ
5.1. Ионноэлектронная эмиссия от пленочных гетероструктур
5.2. Закономерности изменения эмиссионного тока вторичных электронов при смене слоев травления гетероструктур
5.3. Получение топологии ПАВэлементов на основе ЫЫЬОз с одновременным электронноэмиссионным контролем
5.4. Формирование контактов полевого транзистора на основе йаАз с использованием электронноэмиссионного контроля
5.5. Создание диодных структур на основе карбида кремния
с использованием электронноэмиссионного контроля
5.6. Заключение
ОБЩЕЕ ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


В работах предыдущих лет , была показана принципиальная возможность использования сигнала вторичной электронной эмиссии для контроля стадий ионноиндуцированного распыления, но при этом не рассматривалась физика выхода вторичных электронов из материалов, исследовались фактически только металлы, а расчеты процесса можно считать лишь оценочными. Разработана уточненная модель выхода вторичных электронов при низкоэнергетическом до кэВ ионном воздействии на поверхность мишени, учитывающая возникновение ионноиндуцированного тока в приповерхностной области полупроводника и плотность потока первичных ионов до 3 мАсм2, позволяющая объяснить экспериментальные результаты. Разработана методика расчета коэффициента кинетической ионноэлектронной эмиссии с учетом функции распределения электронов в твердом теле по энергии в возбужденном состоянии при облучении ионами, позволяющая оценивать и предсказывать величину тока вторичных электронов в процессе ионнолучевого травления металлов и полупроводников. Модель базируется на определенном участии всех электронов твердого тела в процессе ионноэлектронной эмиссии и независимости коэффициента кинетической ионноэлектронной эмиссии от плотности потока ионов на мишень. Выявлены закономерности изменения тока вторичных электронов при послойном травлении многослойных структур. Дано объяснение сложному ходу этой зависимости в рамках теоретических соображений, представленных в работе. СиС ОИС от , . Разработан узел и система регистрации сигнала вторичных электронов, обеспечивающие увеличение его интенсивности в процессе ионнолучевого травления тонкопленочных гетерокомпозиций. Показана практическая возможность технологического контроля всех стадий процесса ионнолучевого травления металлов, полупроводников, диэлектриков и тонкопленочных гетерокомпозиций на их основе на примере создания элементов на поверхностноакустических волнах и полевых транзисторов. Экспериментально установлено, что вторичный ток электронов при ионноэлектронной эмиссии является током, определяющим свойства стравливаемой пленочной структуры, являясь безинерционным носителем информации о состоянии поверхности. Показано, что определенное значение тока вторичных электронов от конкретного материала слоя определяет возможность идентификации этого материала в процессе ионнолучевого травления. Регистрация интегрального сигнала эмиссии вторичных электронов, позволяющая разработать метод, устройство и методику контроля состояния поверхности и всех стадий процесса ионнолучевого травления металлических, полупроводниковых и диэлектрических пленочных гетерокомпозиций. Установленные закономерности изменения интегрального сигнала вторичной ионноэлектронной эмиссии в зависимости от параметров низкоэнергетического до кэВ ионного воздействия и материала обрабатываемой поверхности, позволяющие обеспечить неразрушающий контроль всех стадий процесса ионнолучевого травления тонкопленочных слоистых гетерокомпозиций и создать основу для разработки адаптивноуправляемой технологии на базе интеллектуальных схем. Основные результаты диссертации отражены в 8 публикациях и докладывались на 4ой международной конференции Химия твердого тела и современные микро и нанотехнологии Кисловодск, г. IX Межгосударственном семинаре Термоэлектрики и их применение СанктПетербург, г. Российской конференции по материаловедению и физикохимическим основам технологий получения легированных кристаллов кремния и приборных структур на их основе Кремний, Москва, г. РоссийскоЯпонском семинаре Перспективные технологии и оборудование для материаловедения, микро и наноэлектроники Астрахань, г Имеются 2 свидетельства о регистрации НОУХАУ в Депозитарии МИСиС ОИС от г. ОИС от г. Результаты работы были опробованы с положительным эффектом при разработке технологии изготовления СВЧ полевых транзисторов на йаЛБ, а также при разработке тонкопленочных 0. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общего заключения и выводов и списка литературы. Объем диссертации составляет 4 страницы машинописного текста, включая рисунка и 2 таблицы. Список цитируемой литературы состоит из наименований.