ЗМІСТ
ВСТУП
1. ЛІТЕРАТУРНИЙ ОГЛЯД
1.1 Пластична релаксація напружень невідповідності
1.1.1 проростають дислокації і дислокації невідповідності
1.1.2 Критична товщина введення дислокацій невідповідності
1.1.3 Модель енергетичного балансу
1.1.6 Рух проростаючих дислокацій в напружених плівках
1.1.7 Зародження дислокацій невідповідність в напружених плівках
1.2 Молекулярно-променева епітаксії гетероструктур CaF 2 /Si
1.2.1 Молекулярно-променева епітаксії CaF2
1.2.2 Вплив технологічних режимів на дефектоутворення в CaF 2
1.2.3 Вплив орієнтації підкладки на морфологію СaF 2
1.2.4 Вплив відпалів на морфологію і структуру плівок CaF 2
2. експериментальна частина
2.1 Методика проведення експерименту
2.1.1 Установка МЛЕ "Катунь"
2.1.2 Рентгенівська дифракція
2.1.3 Атомно-силова мікроскопія
2.1.4 еліпсометрії
2.1.5 I-V характеристики
2.2 Вирощування плівок GeSi
2.2.1 Досліджувані зразки
2.2.2 Релаксація плівок
2.2.3 Аналіз та обговорення результатів
2.3 Вирощування гетероструктур CaF 2 /Si
2.3.1 Досліджувані зразки
2.3.2 Морфологія поверхні гетероструктур
2.3.3 Електричні характеристики плівок
3. ОХОРОНА ПРАЦ
І І ТЕХНІКА БЕЗПЕКИ
3.1 Загальні положення
3.2 Особи, відповідальні за безпека роботи
3.3 Вимоги до робітників, навчання і перевірка знань
3.4 Вимоги до розміщення експериментальних установок і лабораторного обладнання, введення його в експлуатацію
висновок
список літератури
Додаток 1. копії демонстраційних матеріалів
Список скорочень
АСМ - атомно-силова мікроскопія
ІС - інтегральна схема
ДБЕ - дифракція швидких електронів
ДН - дислокація невідповідності
ДМЕ - дифракція повільних електронів
ГР - межа розділу
КИТ - кварцовий вимірювач товщини
мЗв - модуль завантаження-вивантаження
МЛЕ - молекулярно променева епітаксії
ПД - прорастающая дислокація
ПЕМ - просвітчаста електронна мікроскопія
ВСТУП
В даний час мікроелектроніка зіткнулася з труднощами на шляху подальшого зменшення розмірів і збільшення швидкодії елементів ІС. Причому, якщо проблему зменшення габаритів приладів ще вдається вирішувати (зараз можливе створення елементів розмірами порядку десятків нанометрів), то подальше збільшення швидкодії приладів обмежується фізичними властивостями кремнію, що є основним матеріалом сучасної мікроелектроніки. Незважаючи на всі безсумнівні гідності кремнію, такі як широка поширеність матеріалу в природі, наявність хімічно стійкого природного оксиду SiO 2 , вивченість фізичних, хімічних і механічних властивостей, у кремнію є істотний недолік, а саме невелика рухливість носіїв заряду, що і є основною причиною обмежувала застосування Si у створенні НВЧ приладів на його основі. У зв'язку з цим в даний час проводяться спроби впровадження в напівпровідниковий виробництво нових матеріалів і технологій.
Так, надзвичайно перспективним бачиться використання ГС на основі GeSi/Si в Як штучні підкладок для росту GaAs - в перспективі це може призвести до суміщення приладів, створюваних на основі кремнієвої технології, з оптоелектронним приладами, основним матеріалом для яких є GaAs. Ключовим елементом такого суміщення є буферні шари на основі Ge x Si 1 - x , Що дозволяють створювати на їх поверхні повністю релаксувати вчинені шари твердого розчину германій-кремній з х аж до 1.
Ще одним перспективним напрямком використання плівок твердих розчинів GeSi є їх використання в якості матеріалів активної зони в транзисторах (базові галузі в біполярних транзисторах і канали в МДП структурах). Переваги таких приладів у порівнянні з створеними на основі кремнію настільки великі, що провідні виробники інтегральних схем вже оголосили про їх використання в своїх технологічних маршрутах по випуску чіпів для НВЧ-електроніки і схем пам'яті з використанням КМОП-технології [1]. Створені польові транзистори працездатні до частот 70 - 80 ГГц [2].
Одним з основних напрямків розвитку мікроелектроніки сьогодні є використання шарів кремній на ізоляторі (КНІ). Існує декілька технологічних напрямків отримання КНІ структур: кремній на сапфірі (КНС), SIMOX, SMART CUT та інші. Епітаксіальні діелектричні плівки CaF 2 , SrF 2 , BaF 2 також можуть бути використані при розробці та виготовленні перспективних ІС як у якості розділового, так і подзатворного діелектриків. Використання плівок епітаксійних діелектриків робить можливим створення КНД структур, містять квантові точки, що формуються за механізмом Странського - Крастанова. Такі структури дозволяють здійснювати спільне формування опто-і мікроелектронних пристроїв, а також використовувати ефект квантового тунелювання. Як епітаксиальний ізолятор, флюорит (CaF 2 ) перспективний для створення радіаційно-стійких електронних приладів, резонансно тунельних діодів і транзисторів. Епітаксіальні фториди лужноземельних металів також використовують в якості ізолюючих буферних шарів для виготовлення багатоелементних інфрачервоних і радіаційних датчиків на кремнієвих підкладках.
1. ЛІТЕРАТУРНИЙ ОГЛЯД
У розділі (1.1) даної глави наводяться літературні дані по дослідженню механізмів зародження та поширення дислокацій невідповідності в напівпровідникових гетеросистемах.
У розділі (1.2) розглянуто вплив технологічних режимів і орієнтації підкладки на морфологію і дефектоутворення в плівках СaF 2 .
1.1 Пластична релаксація напружень невідповідності
Створення гетероструктур з відносно високою різницею параметрів грат плівки і підкладки неминуче призводить до формування сітки дислокацій в межі розділу, що компенсує механічні напруження, що виникли внаслідок невідповідності параметрів кристалічних решіток. У зв'язку з цим, отримання гетероструктур, що володіють низькою щільністю проростаючих дислокацій (ПД), є найважливішим завданням напівпровідникового матеріалознавства. Роботи в цій галузі ведуться більше двох десятків років. Основні прикладні завдання можна розділити на три напрямки.
1. Отримання псевдоморфного плівок і багатошарових гетероструктур (ГС) без дислокацій невідповідності (ДН). Напруги в таких ГС модифікують зонну структуру напівпровідника, що призводить до появи нових корисних електричних і оптичних властивостей.
2. Протилежна завдання - отримання повністю релаксувати плівок, так званих штучних підкладок, що необхідно для створення різних приладових ГС на матеріалах з параметром решітки відмінним від параметра наявних комерційних підкладок. Тут основною метою є досягнення максимально можливого структурної досконалості такої штучної композиції, наближення за цими параметрами до стандартних монокристалічних положкам.
3. Ще однією завданням, що відноситься до крайнього прояву релаксації напружених плівок і отримала останнім часом великий науковий і практичний резонанс, є вирощування ансамблів наноостровков з щільністю понад 10 10 см -2 - Так званих квантових точок.
1.1.1 проростає дислокації і дислокації невідповідності
Підкладка і плівка рассогласовани, коли їх кристалічні комірки не збігаються за розміром. Так як для формування дислокацій невідповідності потрібна додаткова енергія, спочатку шар росте в напруженому, псевдоморфного стані, при якому розміри осередку плівки і підкладки збігаються в площині кордону розділу. Якщо пластична релаксація пройшла повністю, осередок плівки повертається в свій первісний стан, а на межі розділу створюєть...
