Поверхностная сегрегация фосфора, сурьмы, мышьяка и галлия в монокристаллах кремния и германия

• Автор: Люев, Валерий Кашифович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Нальчик
• Количество страниц: 151 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. Поверхностная сегрегация металлов в полупроводниках
1.1 Теории поверхностной сегрегации
1.2. Экспериментальные исследования адсорбции и сегрегации металлов на поверхности кремния и германия 1.3 Влияние поверхностной сегрегации примесей на поверхностные свойства полупроводников
Заключение по 1-й главе и постановка задачи диссертационной работы
2. Аппаратура и методика исследований методами электронной и вторично-ионный масс-спектрометрии
2.1 Электронный спектрометр поверхности
2.2 Вторично-ионный масс-спектрометр
2.3 Приготовление образцов и количественный анализ поверхности
3. Поверхностная сегрегация фосфора, сурьмы, мышьяка и галлия в твердых растворах на основе кремния и германия
3.1 Результаты исследований методами ЭОС и ВИМС поверхностной сегрегации примесей в образцах КЭФ-0.3 (111), КЭС-0.01 (111), КЭМ-0.003 (111), ГЭФ-0.01 (111), ГЭС-0.02 (111) и ГДГ-
0.001 (111) методами ЭОС и ВИМС
3.2 О корреляции температурных зависимостей состава поверхности и удельного поверхностного сопротивления на грани (111) КЭФ-0.3, КЭС-0.01 и ГЭС

3.3 Резонансное упругое рассеяние (РУРМЭП) и характеристические потери (ХПЭЭ) медленных электронов на поверхности
4. Теоретическое описание зависимости от температуры состава
поверхности и поверхностного натяжения кремния, легирован
ного Р, БЪ и Аэ
4.1 Термодинамическая теория поверхностной сегрегации легирующей примеси донорного типа в монокристаллах элементарных полупроводников
4.2 Определение коэффициента диффузии и энергии активации в поверхностном слое
4.3 Расчет термодинамических характеристик поверхности легированного кремния
4.4 О влиянии заряда на поверхности на распределение примеси
в полуограниченном полупроводниковом кристалле
Выводы по 4-й главе
легированного кремния и германия Выводы по третьей главе

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ЛИТЕРАТУРА

Введение
Актуальность темы. Исследованию поверхностных явлений в полупроводниках в настоящее время уделяется значительное внимание. Развитие полупроводниковой и аналоговой микроэлектроники идет по пути миниатюризации схем. По мере уменьшения продольных и вертикальных размеров полупроводниковых структур, возрастает роль поверхности, свойства которой имеют определяющее значение во многих практически важных процессах. Одновременно с минитюаризацией в сверхбольших интегральных схемах (СБИС) происходит разработка новых приборов и структур на основе кремния, германия и полупроводниковых соединений для производства датчиков и всех типов электрооптических приборов. Все это требует всесторонних и глубоких знаний о состоянии поверхности.
К числу наиболее широко изучаемых поверхностных явлений относится поверхностная сегрегация. Поверхностная сегрегация является одной из актуальных проблем физики, химии и механики поверхности. Она привлекает внимание специалистов различных областей науки и техники. Сегрегация компонентов на границе раздела фаз играет определяющую роль в процессах разрушения материалов в агрессивных средах, при фазовых переходах в многокомпонентных системах, формировании вторично-эмиссионных свойств материалов и т.д. Для современной микроэлектроники поверхность представляет собой новый тонкий полупроводниковый материал со своими специфическими свойствами. Результаты экспериментальных и теоретических исследований поверхностной сегрегации необходимы при разработке и создании новых приборов, а также интенсификации различных технологических процессов. Они позволяют выбирать виды и режимы воздействия на материалы для целенаправленного изменения их свойств и предсказывать не-

ностях. Примером первого типа может служить адсорбционная решетка Si(lll) - (х/Зхл/З) R30° А1, формирующаяся при нанесении алюминия в количестве 1/3 МС (монослоя) на грань (111) кремния. Исходное строение подложки соответствовало суперструктуре (7x7). В [93] отмечается, что авторами [94] была предложена атомная модель адсорбционной структуры, возникающей при нанесении 1/3 МС алюминия. Образование упорядоченной структуры Si(l 11) - (л/Зхл/З) R0°A1 и соответствующей перестройки (7x7) -> Si(l 11) - (л/Зхл/з ) требует термического отжига. Согласно этой модели каждый атом алюминия располагается над свободным участком между тремя соседними поверхностными атомами кремния ( так, чтобы не оказаться над атомом кремния из второго атомного слоя). При этом предполагалось, что каждый атом трехвалентного алюминия насыщает оборванные связи трех поверхностных атомов кремния.
Для рассмотренной ситуации характерно, что концентрация адсорбата была порядка концентрации поверхностных атомов (1/3 МС). Это озночает, что каждый из поверхностных атомов подложки непосредственно взаимодействует с тем или иным атомом адсорбата. От такого случая резко отличается адсорбция достаточно малого (0,08 +- 0,03 МС) количества никеля, которая тем не менее приводит к перестройке исходной грани кремния и образованию суперструктуры Si(lll) - (c/l9xVl9) Ni.
На основе сходства спектров рентгеновской фотоэмиссии для чистой грани Si (111) - (7x7) и адсорбировавшей никель выдвинута идея о подобии атомного строения этих суперструктур [95]. Для случая суперструктуры Si(lll) - (л/19хл/19) Ni, несмотря на небольшое содержание никеля, он все же входит непосредственно в каждую элементарную ячейку перестроенной структуры. Иная картина наблюдается на чистых гранях (110) и (100) кремния. На поверхности (110) кремния никель, будучи в малых (от 2 до 7% МС),