Исследование взаимодействия оксида бора с поверхностью Si(III) методом дифракции быстрых электронов

• Автор: Шапоренко, Андрей Павлович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 160 с. : ил.

Содержание.
Введение
ГЛАВА 1 Использование соединений бора для получения эпитаксиальных слоев
кремния р-типа и формирования поверхностных фаз В/Єі
1.1 Выращивание эпитаксиальных слоев кремния р-типа
1.1.1 Газообразные соединения бора: диборан (В2Н6), декабора.н (ВюН«)
1.1.2 Твердые соединения бора: оксид бора (В2Оз)и метаборная кислота (НВ02)
1.1.3 Влияние температуры роста на распределение бора в эпитаксиальных слоях кремния
1.2 Структура и методы формирования поверхностной фазы Зі(111)1'/ЗхЗВЗО°-В
1.2.1. Методы формирования поверхностной фазы ві(111 )УЗхл/ЗВЗО°-В
1.2.2 Структура поверхностной фазы Єі(111)Зх-ЗВЗО°-В
1.3 Выводы
ГЛАВА 2 Экспериментальное оборудование и методики исследования
2.1 Дифракция быстрых электронов на отражение (ДБЭ)
2.1.1 Основы метода
2.1.2 Применение метода ДБЭ для исследования структуры поверхности
2.1.3 Применение ДБЭ для исследования процессов на поверхности
2.2 Экспериментальная установка
2.3 Получение атомарно-чистой поверхности
2.4 Контроль температуры поверхности
2.5 Осаждение кремния и контроль толщины эпитаксиального слоя кремния
2.6 Осаждение оксида бора
2.7. Методика измерения интенсивности зеркального рефлекса ДБЭ
2.8 Выводы
ГЛАВА 3. Адсорбция бора на поверхности ві(111) при ее облучении потоком В203
3.1 Влияние облучения потоком В203 на структуру поверхности Зі(111)
3.2 Температурная зависимость адсорбции бора на поверхности Зі(111 )-7х7
3.3 Механизм взаимодействия В2Оэ с поверхностью ві(111)
3.4 Влияние потока В2Оэ на процесс адсорбции бора
3.5 Исследование процесса релаксации поверхности при прерывании потока В203
3.6 Соосаждение В203 и Зі,
3.7 Выводы
ГЛАВА 4 Эволюция системы В/ЗІ(111) от времени осаждения В203
4.1 Формирование структуры т/ЗхлЙ при взаимодействии В203 с
поверхностью Зі(111)
4.2 Сравнение расчетных кривых качания с экспериментальными
кривыми качания
4.3 Влияние осаждения В203 на шероховатость поверхности Зі(111)
4.4 Выводы
ГЛАВА 5 Эпитаксия кремния на поверхности Зі(111)уІЗх1(3-Н30о-В
5.1 Влияние адсорбированного бора на механизм роста Зі
5.2 Влияние количества адсорбированного В на
качество эпитаксиальных слоев Зі
5.3 Выводы
Основные результаты работы и выводы
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ.
Интенсивное развитие микроэлектроники привело к созданию сверхбольших интегральных схем (СБИС), переход к которым связан с резким увеличением числа элементов и уменьшением их размеров на кристалле. Подобный переход стал возможен благодаря развитию новых технологий выращивания полупроводниковых структур и средств неразрушающего контроля процесса роста тонких пленок. Значительное место в этом занимает молекулярно-лучевая эпитаксия (МПЗ). Дальнейшее уменьшение элементов СБИС и рост степени их интеграции привели к возникновению нового направления в полупроводниковом материаловедении, получившего название атомной инженерии вещества или нанотехнологии. И хотя современные возможности технологии позволяют достичь уровня миниатюризации, еще достаточно далекого от тех пределов, которые диктуются принципиальными физическими ограничениями [1], конструирование сложных многослойных эпитаксиальных композиций и наноструктур с заданными профилями легирования невозможно без точного контроля толщин слоев и их состава на атомарном уровне. Успешное решение этих задач происходит в основном в направлении МЛЭ соединений А3В5 , таких как ЗаАз, АЮаАз, ! пСаАз и.т.д. [2].
Одной из основных причин, сдерживающих развитие в нанотехнологии на основе Б), является проблема получения эпитаксиальных слоев в широком диапазоне уровней легирования (1013-И021см"3), с полной электрической активацией примеси и без ущерба кристаллического качества. Первоначально, при выборе легирующей примеси в 31-МЛЭ руководствовались не низкой энергией ионизации, высокой растворимостью и низким коэффициентом диффузии, как в технологии объемного кремния, а иными критериями. В частности, возможностью получения достаточно высоких потоков

Ж М 8ВД Ж
Покрытие 82О3 (А)
Рис.1.6 Фазовая диаграмма составленная на основе изображений ДМЭ для В/81(111), как функция покрытия В203 и температуры отжига [57].
целью формирования поверхностной фазы, проводится чаще всего на относительно холодную подложку (500°С) с последующим отжигом при более высокой температуре. Режим осаждения при температурах подложки достаточных для разложения этого соединения (более 600°С), по имеющимся на сегодняшний день сведениям, не изучался. Совершенно обратная картина возникает при анализе литературных данных по использованию НВ02 для формирования поверхностных фаз на кремнии. В этом случае осаждение проводится только на горячую подложку. Причина этого не ясна, но, тем не менее, вызывает интерес исследование такого «отвергнутого» способа осаждения.
Модапт с сотр. [57,58] исследовали взаимодействия В2<Э3 с поверхностью Б|(111) методами сканирующей туннельной микроскопии (СТМ) и дифракции медленных электронов (ДМЭ). На Рис.1.6 приведена фазовая диаграмма, составленная на основе изображений ДМЭ для В/8!(111), как функция покрытия В203 и температуры отжига. Осаждение оксида бора проводилось при температуре подложки 550ч-600°С с последующим отжигом в области температур от 600 до 1150°С. Скорость осаждения