автореферат диссертации по электронике, 05.27.06, диссертация на тему:Получение слоев металлов и полупроводников сублимацией в ультратонком вакуумном промежутке

На правах рукописи

ПЛЮЩЕВ Дмитрий Юрьевич

РГБ ОД

1 7 ДПР 23ПГ

ПОЛУЧЕНИЕ СЛОЕВ МЕТАЛЛОВ И ПОЛУПРОВОДНИКОВ СУБЛИМАЦИЕЙ В УЛЬТРАТОНКОМ ВАКУУМНОМ ПРОМЕЖУТКЕ

Специальность: 05.27.06 - Технология полупроводников и

материалов электронной техники

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новочеркасск - 2000 г.

Работа выполнена на кафедре физики Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института)

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук, профессор, академик МАН ВШ Лозовский В.Н.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Крамаров С.О. кандидат физико-математических наук, доцент Папков И.П.

Ведущая организация:

НКТБ "Пьезоприбор", г. Ростов-на-Дону

Защита состоится " агуж^Я 2000 г. в Ю часов на заседании диссертационного совета К 063.30.10 Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института) по адресу: 346428, Ростовская обл., г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ЮРП'У (НПИ).

Автореферат разослан " & " года.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

Горшков С.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Моно- и поликрнсталлнческие слои полупроводников и металлов широко используются в современной твердотельной электронике. В связи с этим интенсивно развиваются исследования, направленные на создание физических основ перспективных технологий получения таких слоев. В настоящее время со все большей очевидностью проявляются достоинства и расширяются применения и исследования молекулярно-лучевой эгштакенн (МЛЭ). Этот метод разрабатывается как универсальный, успешно конкурирующий по качеству получаемых слоев с методами газофазной п жидкофазной эпитаксии. Однако использование МЛЭ в промышленной технологии твердотельной электроники сдерживается r значительной мере тем, что известные и хорошо изученные варианты требуют весьма сложного оборудования и сверхвысокого вакуума. Между тем, в литературе отмечалось, что если рост слоя организовать в тонкой зоне между взаимно параллельными пластинами (источником молекулярного потока и подложкой), то должна наблюдаться определенная зашита зоны роста от попадания молекул из окружающего пространства. В итоге процесс кристаллизации слоя на подложке становится менее зависимым от вакуумных условий. Этот эффект представляет интерес для твердотельной технологии и любых других областей техники, где используется нанесение тонких слоев на твердую поверхность. Он совместим с другими вакуумными технологическими стадиями и может позволить объединить в едином технологическом цикле разнородные по вакуумным условиям процессы, один пз которых - кристаллизация из молекулярного потока.

Названный метод кристаллизации сводится к сублимации вещества, его переносу через тонкую вакуумную зону и осаждению на подложке. Такой метод уместно именовать "зонной сублимационной перекристаллизацией" (ЗСП). Это название, в отличие ог других терминов, отражает не только физическую сущность метода и его геометрические особенности, но и возможность пезпнтакслального нанесения металлических и полупроводниковых слоев.

Применение метода ЗСП в настоящее время ограничивается использованием плоских однородных сплошных источников, создание которых для ряда материалов затруднено технически или по каким-либо причинам не выгодно. Поэтому является актуальной разработка и исследование методов,

свободных от указанного ограничения. В настоящей работе в качестве альтернативы таким источникам предложены и использованы дискретные источники, которые представляют собой группу л о к а: п. них (точечных) источников, имеющие определенное пространственное расположение. Использование дискретных источников оказывается полезным также в тех случаях, когда необходимо получать слои металлов или полупроводников с заданной модулированностью по толщине. В данной работе показано, что варьируя расположение индивидуальных источников, их размеры и форму, можно локально определять плотность молекулярного потока и, как следствие, толщину осаждаемого слоя. Применение сублимирующих сплошных источников большой плошадн всегда связано с опасностью превысить в ходе процесса температуру плавления испаряемою материала, что может привести к изменению формы поверхности источника, его целостности и нарушению геометрии вакуумной зоны. Составные источники лишены этого недостатка, т.к. для индивидуального точечного источника фазовое состояние поверхности не играет существенной роли. Закономерности массопереноса и осаждения слоев при использовании составных источников в сочетании с геометрическими особенностями ЗСП до настоящей работы не исследовалось.

Одним из важных этапов технологии твердотельной электроники является формирование тонкопленочных проводящих слоев. Получение подобных слоев производится, как правило, осаждением металла методом МЛЭ, т.е. в условиях удаленных друг от друга источника паров и подложки. При этом рост слоя происходит в большинстве случаев на подложках, содержащих элементы рельефа. Исследование осаждения слоев на близко расположенные к источнику пленарные и непланарные подложки не проводилось.

В связи со сказанным всестороннее исследование массопереноса при ЗСП представляется актуальным. Выявление основных закономерностей этого процесса целесообразно проводить на примере элементарных веществ. При этом процесс не усложняется эффектами стехиометрического характера. В данной работе в качестве модельных материалов используются кремнии, эрбий, селен и серебро. Применение этих материалов позволяет охватить достаточно широкий температурный диапазон проведения процесса ЗСП, выявить основные закономерности массопереноса вещества из сплошных и дискретных источников. Кроме -юго, кремний, эрбий, серебро и селец широко используются в твердотельной электронике и смежных областях, что придает исследованиям дополнительную актуальность.

Целями данной работы являлись:

1) разработка физических моделей ЗСП, их теоретический анализ;

2) экспериментальная проверка выводов теории о закономерностях массопереноса вещества источника в ростовой зоне при ЗСП;

3) теоретическое и экспериментальное исследование репродукции дискретной структуры источника при осаждении слоя на близко расположенную подложку;

4) исследование особенностей осаждения слоев методом ЗСП на подложки с элементами рельефа;

5) разработка методики проведения компьютерного эксперимента, позволяющего отрабатывать технологию получения слоев с заданными геометрическими параметрами методом ЗСП.

Для реализации поставленных целен необходимо было решить следующие задачи: теоретически обосновать выбор моделей массопереноса вещества источника; разработать алгоритмы реализации компьютерного эксперимента для различных технологически значимых условии проведения ЗСП; разработать методику и аппаратуру исследования ЗСП; выбрать модельные материалы; осуществить экспериментальную проверку выводов теории на указанных материалах; исследовать геометрические характеристики полученных слоев: выявить области практических применений ме тода ЗСП.

Наэзнаялашона

]. Предложены и проанализированы три принципиально различные взаимодополняющие модели, всесторонне описывающие массоперенос ростового вещества в вакуумной зоне между источником и подложкой.

2. Проведены систематические теоретические и экспериментальные исследования ЗСП металлов и полупроводников при использовании однородных сплошных и дискретных ис точников, позволившие установить основные закономерности процесса ЗСП.

3. Впервые на основе сравнительного анализа показано, что метол ЗСП при осаждения слоев на рельефные подложки обеспечивает рост более однородных слоев по сравнению с методом МЛЭ.

4. Разработана методика компьютерного прогнозирования технологических процессов на основе атомно-кинетической модели.

Практическая значимость

Проведенные исследования показывают, что областями практического применения результатов диссертации могут быть:

1. Прогнозирование технологических условий процесса осаждения полупроводниковых и металлических слоев с заданными геометрическими свойствами на основе численного моделирования и компьютерного эксперимента.

2. Сублимационное нанесение однородных по толщине поли- и монокристаллических слоев металлов и полупроводников практически без потерь.

3. Осаждение однородных слоев и слоев с модулированной толщиной при использовании дискретных источников.

4. Выращивание эпитаксиальных слоев легированного полупроводника на основе сочетания двух родственных методов: ЗСП и жидкофазнои эпитакснн (ЗПГТ).

5. Определение равновесного давления паров над твердой поверхностью и измерение скорости сублимации.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Разработаны три модели массопереноса при зонной сублимационной перекристаллизации: зеркальная, диффузионная и атомно-кинетическая модели.

2. Зеркальная модель применима для анализа общих закономерностей массопереноса в простейшем случае, когда вакуумная зона образована плоскими поверхностями однородных но составу и структуре источника и подложки.

3. Диффузионная модель позволяет исследовать перенос веществ с коэффициентом конденсации на поверхностях источника и подложки а << 1 и при выполнении условия l/R « 1 .

4. Атомно-кииетическая модель применима при любых значениях параметра l/R и коэффициента конденсации а и позволяет рассматривать массопсренос для неплоских вакуумных зон, а также при наличии неоднородностей структуры и состава источника.

5. Результаты экспериментального исследования ЗСП с использованием Ag, Se, Si, Ег.

Основные результаты диссертационной работы докладывались и

_____,______________...----------- ------i- -______T/"4-*T~rví г /тгтттт\ .'•tr\r\-' i

иОиулДешись tía илучных конференциях £uri i з (.rumj (lyyj-tyyy гг.), ежегодной Всероссийской научно-технической конференции с международным участием "Актуальные проблемы твердотельной электроники и

микроэлектроники" (Дивноморское, 1995-1998 гг.), конференции по новым материалам и технологиям (Москва, 1994 г.), научно-технической конференции "Вакуумная наука и техника" (Гурзуф, 1995 г.), III Российско-китайском симпозиуме "Advanced materials and processes" (Калуга, 1995 г.), II ir III Всероссийских конференциях по методам л средствам измерения физических величин (Нижний Новгород, 1997-1998 гг.), II Российском симпозиуме "Процессы тепло- массопереноса и роста монокристаллов и тонкопленочных структур" (Обнинск, 1997 г.), 44-ом международном коллоквиуме (Ильменау, Германия, 1999 г.).

По результатам диссертации опубликовано 23 печатные работы, из них двенадцать статей.

Объем диссертации и ее структура

Материалы диссертационной работы изложены на 152 страницах машинописного текста. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы, включаюшего 141 наименование. Диссертация иллюстрирована 60 рисунками и 4 таблицами.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении проводится обоснование выбора темы диссертационной работы и ее актуальность. Сформулированы цели работы, элементы научной новизны и практическая значимость результатов, а также основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проводится обзор литературных данных о развитии исследовании осаждения пленок метачлов и полупроводников при малых расстояниях между источником и подложкой. Отмечается, что закономерности массопереноса в таких условиях изучены только в наиболее простой ситуации, при которой источник и подложка представляли собой плоские диски однородного состава без поверхностного рельефа. На основе анализа литературных источников намечены три возможных подхода к моделированию массопереноса: зеркальный, диффузионный и атомно-кннетический.

Дан краткий обзор существующих методов получения слоев, с которыми зонная сублимационная перекристаллизация имеет общие признаки. Показано, что ЗСП является предельным случаем кристаллизации из молекулярных пункох».

Проведен анализ элементов периодической таблицы с целью определения целесообразности использования метода ЗСП для получения слоев

каждого из этих элементов. Произведена оценка предельной скорости сублимации элементов с открытой поверхности.

Анализ литературных данных позволяет сделать вывод об актуальности диссертационной работы и сформулировать основные задачи исследования.

Вторая глава посвящена разработке моделей для описания массо-переноса при ЗСП.

В простейшем случае метод ЗСП характеризуется использованием взаимно параллельных пластин - сублимирующегося источника 1 и подложки 2 (рисунок 1), наличием между ними некоторого перепада температур 8 Г = Т - Г, и выполнением условий: //Л << 1 , Х0/1 » 1 . Здесь Т, 7 - температуры источника и подложки, соответственно; I - расстояние между источником и подложкой (толщина вакуумной зоны); Н - радиус шастан; - длина свободного пробега молекул ростового вещества в вакуумной зоне. Массоперенос сублимирующего вещества включает его перенос с первой пластины на втор™ (поток У|2) и со второй пластины на первую (/21), а также вынос вещества за пределы вакуумной зоны в окружающую среду (Л/).

Дано описание зеркальной модели, которая обладает наибольшей наглядностью и простотой. Она основана на последовательном учете многократных отражений и поглощений атомов от границ вакуумной зоны при их неполной конденсации на фазовых границах. Учитывая первичные атомарные потоки от источника У12 !1 подложки У2;, доли отраженных и переотраженных потоков, определяемых коэффициентами конденсации атомов вещества на поверхностях источника СХ] и подложки сх2, а также доли потоков, покинувших пределы вакуумной зоны, составлено уравнение баланса атомарных потоков:

1 = 7,2а2^ + -«О-^! (,}

1 -(1 -а,)(1 -а2)а2 Здесь ] - результирующий атомарный поток к подложке; О - доля от потока, испущенного одной поверхностью и достигшая противоположной.

д Выражение (1) выявляет

* о| г 7 ^ роль в массопереносе от источ-

_! . ; ■ , 1" ника к подложке каждого из

} * * * I * факторов, характеризуемых

т гчп 1 1 У;

величинами У]2, /21 > > а2>

1__:_________I 1 ..........................

| у 1 ы. \->илачыи ирпменспнл зер-

кальнон модели являются

Рисунок 1 - Композиция источник-подложка

задачи расчета в системе плоско

параллельных пластин переноса основного вещества однородного источника на подложку того же состава, перенос летучих примесей, растворенных в источнике.

Другой подход к описанию массопереноса при ЗСП представлен в диффузионной модели. Хаотическое движение атомов, обусловленное пх многократным взаимодействием (при а.| «1 п а2 << 1 ) с близко расположенными поверхностями источника и подложки, можно рассматривать как двумерную диффузию, происходящую под действием радиального градиента объемной концентрации атомов в вакуумной зоне. Градиент концентрации возникает вследствие того, что на периферии вакуумной зоны возрастает вероятность вылета атома за ее пределы. Можно записать стационарное уравнение диффузии с соответствующим граничным условием:

/Мн+ 1//[е(л)" </(")] = 0, (2)

л(л) = 0,

где О - коэффициент диффузии; Л - оператор Лапласа; п(г) - концентрация атомов в зоне как функция радиапьной координаты г в плоскости вакуумной зоны; £>(п) - плотность потока атомов, порождаемых сублимацией; у(п) -плотность потока атомов, захватываемых поверхностью растущего слоя. Уравнение (2) путем замены переменных приводится к модифицированному уравнению Бесселя, которое решается численно на ЭВМ.

Задавая функции О(п) и д(п) с помощью диффузионной модели можно решать такие задачи, как перенос основного материала источника в квазиравновесных условиях, перенос легколетучих примесей как растворенных в источнике, так и фоновых, источники которых расположены за пределами вакуумной зоны.

Далее описаны принципы построения и основные допущения атомно-кинетнческон модели масеопсреноса, которая основана на методе Монте-Карло и позволяет проводить вычислительные эксперименты. Эта модель относится к имитационным моделям. Она рассматривает в качестве элементов моделируемой системы отдельные атомы, испущенные поверхностями источника и подложки, а также сами эти поверхности. Модель рассчитывает траектории движения атомов в вакуумной зоне, определяет место их захвата растущим слоем на подложке. При этом учитываются закон распределения атомов по направлениям при их испарении и отражении от поверхностей пластин, возможность вылета атома за пределы вакуумной зоны. 1! модели не рассматривается взаимодействие атомов между собой в объеме ростовой ячейки, а также пе учитывается поверхностная диффузия атомов, поскольку

эти два процесса не оказывают заметного влияния на кинетику переноса вещества при ЗСП. В сравнении с зеркальной и диффузионной моделями достоинствами атомно-кинетической модели являются возможность моделирования переноса из источников однородных, дискретных и сложного состава (многокомпонентных); возможность расчета осаждения атомов на непланарные подложки, на подложки с элементами рельефа. В качестве исходных данных в модели задаются: геометрический параметр //7?; коэффициент конденсации атомов на Подложке а; структура дискретного источника. В ходе моделирования формируется массив данных о распределении атомов по поверхности подложки, анализ которых позволяет изучать различные аспекты массопереноса при ЗСП. Приводится блок-схема алгоритма атомно-кинетической модели, аналитические выражения для создания программного генератора псевдослучайных чисел с заданным распределением.

Разработанные три модели являются взаимодополняющими и дают одинаковые результаты в тех случаях, когда области их применимости перекрываются. Зеркальная модель наглядно и просто описывает массоперенос при ЗСП, однако получаемые результаты носят интегральный характер. Диффузионная модель позволяет получать локальные величины, характеризующие массоперенос, но с ее помощью возможен расчет только для веществ с малым коэффициентом конденсации о. « 1 при [¡К << 1 . Обе модели применимы для наиболее простой композиции, включающей плоские сплошцые источник и подложку. Атомно-кинетическая модель не имеет принципиальных ограничений на величины параметров ¡/Я и а, и позволяет анализировать массоперенос в системе "источник-подложка" любой геомегрии, а также при наличии неоднородностей в структуре и составе источника.

Третья глава посвящена описанию оборудования, материалов и методик получения и исследования слоев металлов и полупроводников.

Приводится описание экспериментальной установки. Эпитаксиальные и поликристаллические слои полупроводников и металлов осаждались в вакуумной установке. В качестве рабочей камеры использовался самоуплотняющийся кварцевый колпак. Осаждение слоев проводилось при остаточном давлении в диапазоне 10"2-10"3 Па. Применение относительно низкого вакуума возможно благодаря эффекту защиты ультратонкой зоны между источником п подложкой от попадания молекул остаточных газов.

Описана конструкция нагревательного устройства, которое обеспечивает температуру на источнике до 1800 К. Существенная методическая особенность

процесса ЗСП заключается в температурной взаимосвязи близко расположенных пластин источника и подложки и совместный их прогрев на начальной стадии. Такая особенность нашла отражение в температурно-временных режимах процесса осаждения слоев. Здесь же приводится методика контроля температур источника Т и подложки Т, который осуществлялся с точностью ±5"С.

Далее обоснован выбор материачов источников и подложек. В качестве материалов источника для исследований кинетики массопереноса при ЗСП применялись селен (Se), серебро (Ag), эрбии (Er) и кремний (Si). Использование этих элементов позволяет охватить широкий температурный диапазон проведения процесса ЗСП и в полной мере изучить особенности переноса вещества в тонкой вакуумной зоне. Кроме того, все перечисленные материалы широко применяются в твердотельной электронике. В качестве подложек были выбраны монокристаллические пластины кремния марки КДБ-12 с кристаллографической ориентацией (100) и (111), а также пластины молибдена толщиной 0,8 мм. Приводится методика подготовки подложек.

Рассмотрены используемые в работе дискретные источники двух типов. Первый тип представляют собой пластину-основание (из материала с малой скоростью сублимации при температуре процесса) с системой определенным образом расположенных углублений, которые заполнены ростовым веществом. Во втором типе в пространство между сплошным источником и подложкой помешается тонкий (80 мкм)танталовый экран с системой отверстии, который прерывает непрерывный атомарный поток от источника и формирует пространственно дискретный.

Далее описаны методики измерения одного из наиболее важных для настоящей работы параметров осажденных слоев - их толщины и ее распределение вдоль поверхности подложки. Дтяэпитаксиапышх слоев кремния наиболее удобным оказывается измерение толщины по размеру максимального дефекта упаковки. Дефекты упаковки выявлялись с помошыо интерференционного контраста по Момарскому на оптическом микроскопе РМЕ (Carl Zeiss, Jena). Точность измерений при использовании подобной методики составляет 0,7 мкм.

Измерения толщины аморфных слоев Se и подикристаллических слоев Ag н Er проводились с помощью микроскопа по шлифу с точностью 2 мкм. Для тонких слоев Se (< 3 мкм) применялся интерференционный метод с испатьзовашем интерферометра МИИ-4. Точность измерений составляла 0,3 мкм.

В четверюй главе приведены результаты исследований процесса массопереноса в тонкой вакуумной зоне между источником и подложкой.

Исследованы общие закономерности массопереноса при ЗСП на примере однокомпонентного сплошного источника. Исследована зависимость скорости ЗСП (скорость нормального роста слоя на подложке) от геометрического параметра вакуумной зоны ///?, коэффициента конденсации ростового вещества на подложке а, температур источника Т и подложки Т. С помощью зеркальной модели, на основе выражения (1) с учетом формулы Ленгмюра получено выражение для скорости процесса ЗСП:

предельная скорость испарения в вакууме при а-) - — \ давление

пара ростового вещества при температурах источника и подложки, соответственно; к - постоянная Больцмана; >п - масса молекулы.

На основе анализа выражения (2) и экспериментальных исследовании установлены следующие закономерности для скорости роста слоя.

При полной конденсации вещества на подложке (а* = а2 = 1) зависимостью средней скорости ЗСП от параметра ///? можно пренебречь. Важно отметить, что в изотермических условиях (Т - Т) скорость перемещения фазовой фаницы становится отрицательной. При этом рост слоя сменяется сублимационным термотравлением подложки.

Радиальной зависимостью скорости ЗСП на большей части подложки можно пренебречь. Существует лишь узкая область краевого эффекта, линейный размер которой 5г не более, чем на порядок превышает толщину вакуумной зоны Ъг < 10/ (рисунок 2). Кривая 4 относится к случаю ///? >> 1 , т.е. обычному варианту конденсация из молекулярных пучков (МЛЭ). Видно, что при этом достигается равномерное осаждение, однако терястся большая часть (-90%) испаряющегося вещества источника, т.е. у() << 1 . При сближении источника к подложки I ~ К однородность нарушается, но одновременно уменьшаются потери вещества (кривые 2 н 3). Наконец, при переходе к геометрическим условиям ЗСП (/ << Я) радиальная однородность слоя вновь возрастает при практически полном использовании вещества источника у/у^ —> 1 (кривая 1). Отличие экспериментальных зсшисамостоа (кривые 5 ш 6) от теоретических связано с неоднородностью температурного поля на периферийной части источника, которая имела место в соответствующих экспериментах.

V = Г,»'(

(2)

где

1-(1-а,)(1-а2)П;

Рисунок 2 - Радиальное распределение скорости осаждения слоя на подложке. Теоретические зависимости: 1 - 1/К = 0,005; 2 - т = 0,3; 3 - ПК = ?; 4 - 1/К = 10. Экспериментальные зависимости: 5 - Ag, UR = 0.01, Г = 1200 К; 6 - Si, HR = 0,005, Г= 1600 К. Здесь i'n(0) - скорость сублимации ростового вещества в центре источника

0 0.4 0,8 г/К

Зависимость скорости ЗСП от разности температур <57 между источником и подложкой описывается кривой с насыщением. При малых значениях 57 скорость V пропорциональна величине 87, а при 57 > 0,17 - V «

Зависимость v0(т) носит экспоненциальный характер. Для Б], Ag, Ег приведены экспериментально устаноаленые зависимости у0(Т) , по которым вычислены энергии активации сублимации элементов: £ = 4,23 эВ, Е. = 2,92 эВ, Ес = 3,30 зВ.

А£ Ел

Далее рассмотрен перенос легколетучих веществ. Такие вещества разделены на два типа. К первому относятся вещества с малым коэффициентом конденсации атомов на подложке, а ко второму - вещества, перенос которых происходит в условиях близких к равновесным.

Массоперенос вешеств первого типа удобно характеризовать коэффициентом переноса к, т.е. отношением скорости роста слоя на подложке г к скорости сублимации V . На основе зеркальной модели получено выражение для интегрального коэффициента переноса: к - аК/21. Локальный коэффициент переноса к(0) в центре вакуумной зоны более детально характеризует массоперенос. С помощью атомно-кинетической модели показано, что величина к(0) изменяется в широких пределах пропорционально Л// и а. При приближении к максимальному значению к{0) = 1 наблюдается насыщение этих зависимостей (рисунок 3). Из рисунка 3 видно, что геометрические условия {¡К >0,5 не обеспечивают эффективный перенос легколетучнх веществ При выполнении условия 1/К < 0,5 наблюдается увели-

чение коэффициента переноса к(0) по сравнеяшо с коэффициентом конденсации а. Таким образом, в условиях ЗСП (///? << 1 ) выбором соответст-

Рисунок 3 - Коэффициент переноса в центре подложки в зависимости от коэффициента конденсации а и геометрического параметра Ш(: а) зависимость к(а): 1 - 1/И = 1,0; 2 - УК = 0,3; 3 - ПН = 0,1; 4 0,03; 5 - УК = 0,003; б) зависимость к(1/Н): 1 - а = 1;

2 - а = 10"'; 3 - а = 10'2; А - а = 10"3

вующих параметров / н Я можно управлять коэффициентом к л при любом малом а приблизить его к единице.

На основе диффузионной модели проведен анализ массопереноса летучих вешеств второго типа. Установлено существование критической границы /кр толщины вакуумной зоны, ниже которой начинается рост слоя. При I < /кр на подложке осаждается слой радиусом р. Величина /кр определяется соотношением равновесных концентраций ростового вещества /г,, и лп при температурах 7 и Г, соответственно. Радиус растущего слоя р в области / < / возрастает обратно пропорционально геометрическому параметру ¡¡Я. Показано, что при I/Я « 1 возможен рост практически на всей поверхности подложки слоев веществ при сильном обменном взаимодействии с паровой фазой.

Описаны закономерности массопереноса при испарении из источника с дискретной испаряющейся поверхностью. Рассматриваются три схемы расположения локальных источников; фрагменты сублимирующегося вещества диаметром (1 в узлах решетки с квадратной ячейкой с ребром г ; то же, но ячейка решетки - равносторонний треугольник; линейные источники шириной с1, расположенные параллельно с шагом г В принципе в условиях ЗСП дискретность источника может репродуцироваться в растущем слое в виде его переменной толщины. Степень неоднородности слоя по толщине можно характеризовать величиной б = ДЛ/Л, гае Л/г - изменение толщины слоя: ¡1 - максимальная толщин?. слс?я.

Установлено, что однородность растущих слоев возрастает (5 —0) при увеличении расстояния / между источником и подложкой (при неизменной величине г ) и при уменьшении коэффициента конденсации а. В области

15 а

Рисунок 4 - Семейство кривых, на которых степень неоднородности слоя 5 остается постоянной при переменных параметрах 1/г и а (для дискретного источника с 0,1 крадратной ячейкой): 1 - 5 = 0,02; 2 - 6 = 0,2; 3 - 5 = 0,4; 4 - 5 = 0,6; 5-5 = 0,8:6-5 = 0,9

0,01

0,1 I //г„

0,2 < 5 < 0,8 эта зависимость имеет линейный характер, а за ее пределами переходит в области насыщения. Линейные локальные источники при прочих равных условиях обеспечивает меньшую (на 10-15 %) степень неоднородности слоя, по сравнению с другими схемами расположения. На основе атомно-кинетпческой модели получены семейства кривых, на которых степень неоднородности слоя 6 остается неизменной при переменных значениях параметров 1[г и а (рисунок 4). Такие зависимости удобны в технологическом плане при выборе величин /Д и а для обеспечения требуемой модулированности слоя 5. Показано, что при выполнении условия / > г0 при любой схеме расположения источников и при любом значении а происходит рост практически однородных по толщине слоев (8 < 0,05 ).

Обсуждаются результаты исследования осаждения слоев металлов и полупроводников на подложки с элементами глубинного и надловерхяоетиого рельефа. Анализируется распределение вещества на поверхности рельефа при полной конденсации атомов (ос = 1 ) для двух предельных случаев взаимного расположения источника и подложки: ЗСП (///? << 1 ) и МЛЭ (1/'[\ » 1 ). Рассматриваются линейные элементы рельефа высотой Ь и шириной й четырех наиболее типичных профилей: эллиптический, трапецеидальный, У-образный, прямоугольный. Установлено, что при ЗСП происходит более равномерное распределение вещества па боковых и горизонтальных поверхностях рельефа (рисунок 5, а,б), в сравнении с вариантом удаленных источника и подложки (рисунок 5, в,г). В последнем случае для прямоугольного рельефа отсутствует рост слоя на боковых поверхностях (рисунок 5, в). Это отражает известную проблему технологии микроэлектроники: при осаждении методом МЛЭ проводящих слоев на рельефных подложках происходит недопустимое истоньшение

лт<г гт1 V г{«"О З^Тр'/ДЙЛСТ с|Х)рЛШрО-ВЛЛИС НАЛОЖНЫХ МСЖЗЛСМСКТ-

ных соединений. Для подповерхностного рельефа при ЗСП обеспечивается рост более равномерных слоев, по сравнению с глубинным рельефом. Отсутствует

" \ Г.-'" Л» í --"■•] i f '. i Рисунок 5 - Распределение . . . —, ... вещества на подложке с эле-1 ментом рельефа (расчет по

атомно-кинетической модели); а) в) а), б) - UR« 1;

—| [,...................................................i Í в), г) -1/R» 1 / >, I • • • •. - -.". .. .., .... . 1

б) г)

"клинообразное" распределение вещества на боковых поверхностях. В то же время наблюдается уменьшение толщины слоя (в пределах 15%) в углах при основании элемента рельефа (рисунок 5, б).

В пятой главе сделан обзор возможных практических применений результатов, полученных в данной работе.

На основе атомно-кинетической модели разработан пакет программ и методика их использования для проведения компьютерного эксперимента, который позволяет эффективно заменять натурные эксперименты при отработке реальных технологических процессов осаждения методом ЗСП слоев с заданными геометрическими свойствами и для прогнозирования распределения вещества на поверхности подложки.

Показано, что ЗСП может успешно применяться для осаждения аморфных, моно- и поликристаллических слоев полупроводников и металлов. Метод предпочтителен для получения слоев веществ, потери которых при распылении необходимо максимально уменьшить (Au, Ag, Pd, Y, Dy, Но, Er и др.). При этом обеспечивается высокий коэффициент использования материала (от 70 до 95% в зависимости от конструкции источника и величины параметра IjR), резко снижается загрязнение рабочей камеры нарами ростового вещества и проникновение остаточных газов в ростовую ячейку, что позволяет использовать в камере относительно высокое давление. В качестве источника может использоваться как сплошная однородная пластина, так и дискретный источник. При этом прикладные возможности метода существенно расширяются. Разработаны несколько конфигураций дискретных источников, которые обеспечивают простую методику осаждения слоев с модулированной толщиной. В процессе перекристаллизации происходит перенос как основного вещества источника, так и примесей, растворенных в нем. Для летучих

примесей (Аэ, Са, Sb) метод ЗСП обеспечивает возможность управления коэффициентом их переноса путем выбора соответствующего значения параметра ///?.

ЗСП легко сочетается с другими методами получения слоев, например, с жндкофазной эпнтаксией в варианте зонной перекристаллизации градиентом температуры (ЗПГТ). Это продемонстрировано на примере выращивания эпитаксиальных слоев кремния, летрованного редкоземельными материалами (РЗМ). При этом преодолеваются существенные технические трудности формирования эпислоев, не устранимые каждым из использованных методов в отдельности, что связанно с высокой химической активностью н скоростью испарения РЗМ.

Метод ЗСП может эффективно использоваться для ряда физико-технических исследований. На его основе разработан метод определения скорости сублимации веществ и равновесных давлений паров над твердой поверхностью, не требующий использования конструкционных деталей из других материалов (тиглей, камер), контактирующих с испаряемым веществом, и не предъявляющий высоких требований к вакууму. Этим методом уточнены температурные зависимости скорости сублимации и энергии активации процесса сублимации для Ag> Ег, На примере Аз показана возможность определения с помощью метода ЗСП малых коэффициентов конденсации атомов легколетучих элементов.

Пмводм

1. Разработаны три взаимодополняющие теоретические модели массопереноса при ЗСП: зеркальная, диффузионная и атомно-кинетическая.

Зеркальная модель основана на анализе баланса интегральных массопотоков в вакуумной зоне (ростовой ячейке) с учетом многократного взаимодействия атомов с образующими зону поверхностями. На основе этой модели получены выражения для средней скорости ЗСП и среднего коэффициента переноса вещества.

Диффузионная модель рассматривает хаотическое движение атомов в зоне как двумерную диффузию, происходящую под действием радиального градиента объемной концентрации атомов. Модель позволяет изучать массоперепос ростового вещества при перекристаллизации в квазнрав-новесных условиях.

Атомно-кинегнческая модель имитирует движение агомов в вакуумной зоне, определяет место их захвата растущим слоем, что позволяет установить

распределение вещества по поверхности подложки при испарении из сплошных н дискретных источников или при осаждении на рельефные подложки.

Расчеты на основе трех моделей в сопоставимых условиях дают одинаковые результаты.

2. Предложена экспериментальная методика проведения ЗСП, включающая температурно-временные режимы процесса, способы контроля основных параметров, подготовку источников и подложек. Показана возможность применения как сплошных, так и дискретных источников для получения однородных по толщине слоев металлов и полупроводников и слоев с заданной модулированностью толщины.

3. Теоретически показано, что скорость ЗСП линейно зависит от параметра зоны l/R. Эта зависимость столь слаба, что экспериментально не обнаружима. Таким образом, в широком диапазоне изменения l/R скорость роста слоев остается практически постоянной. Кроме того, в условиях ЗСП (l/R « 1 ) реализуется радиально однородный рост слоев.

4. Зависимость скорости ЗСП от температуры близка к экспоненциальной. С увеличением перепада температуры между источником и подложкой скорость асимптотически приближается к максимальному значению (для Si при 8Т > 150 К, для Ag при йГ > 90 К, для Se при 5Т > 20 К), а при малых перепадах температур (для Si при 67 < 30 К, для Ag при 8Т < 25 К, для Se при 5Т < 10 К) скорость линейно зависит от этой величины. Вблизи изотермических условий (при некотором значении 8Т < скорость ЗСП становится отрицательной, что отражает экспериментально наблюдаемый эффект сублимационного травления поверхностен источника и подложки. Выводы теории подтверждены экспериментально.

5. Коэффициенты переноса атомов легколетучих элементов к пропорциональны коэффициенту их конденсации а на подложке и геометрическому параметру Rjl. При любом малом а коэффициент переноса к в условиях ЗСП может быть близок к едпннце. Радиальная однородность распределения вещества повышается с увеличением коэффициента переноса в центре зоны к{О) ; при /t(О) < 0,1 эта зависимость представляется универсальной кривой.

Установлено, что при перекристаллизации вешеств в условиях близких к равновесным существует критическая граница толщины !Кр вакуумной зоны, выше которой рост слоя на подложке не происходит. Ниже этой границы в центральной части подложки растет слой радиусом р. Величина I зависит

от относительного перепада с равновесных концентраций атомов при температурах источника Т и подложки Т . Радиус растущего слоя р линейно зависит от геометрического параметра [/R и величины е.

6. Степень неоднородности растущего слоя 5 при перекристаллизации вещества из дискретного источника зависит от расстояния между сублимирующимися фрагментами составного источника г , коэффициента конденсации атомов на подложке а и толщины вакуумной зоны I. В области 0,2 <5 <0,8 эти зависимости носят линейный характер. Однородность слоев возрастает (8 —» 0) при увеличении / и уменьшении величин /• н ос. Полученные зависимости универсальны и применимы для различных химических элементов. Выводы теории подтверждены экспериментально.

7. Впервые проведен сравнительный анализ распределения ростового вещества на поверхности подложки с элементами глубинного и надповерх-ностного рельефа для двух предельных вариантов взаимного расположения источника и подложки: молекулярно-лучевой эпитаксии (l/R >> 1 ) и зонной сублимационной перекристаллизации (l/R << 1 ). Установлено, что метод ЗСП обеспечивает рост более равномерных по толщине слоев на рельефных подложках. Расчеты по атомно-кннетической модели показывают, что толщина слоя на элементе рельефа определяется соотношением размеров элемента (b/d) и практически линейно уменьшается при увеличении bjd ■ Экспериментальные исследования подтверждают выводы теории.

8. В настоящей работе разработан пакет программ и методика его применения для реализации компьютерного прогнозирования технологических процессов на основе атомно-кннетической модели массопереноса веществ. Показана универсальность и эффективность такого подхода при отработке технологий осаждения слоев. Вычислительный эксперимент позволяет резко сократить материальные затраты на проведение натурных экспериментов и ускорить процесс внедрения технологии в производство.

9. Процесс ЗСП может быть использован для получения моно- и полнкристатлнческих слоев полупроводников и металлов. При этом коэффициент использования материала источника находится r диапазоне от 70 % до 95 % (в зависимости от конструкции испарители, величин параметра l/R и коэффициента конденсации а). Совместное применение процессов ЗСП и жидкофазной эпитаксии (ЗПГТ) позволяет выращивать эпитаксиальные слои Si, легированные до высоких концентраций химически активными примесями, обладающими высокими скоростями испарения (например, редкоземельными элементами).

10. ЗСП может использоваться как метод физико-технических исследований. На основе ЗСП разработан способ определения температурной зависимости скорости сублимации и энергий активации процесса сублимации веществ. Этим методом определены энергии активации для Si, Er, Ag: £„. = 4,32 эВ, Ес = 3,30 эВ, £„ = 2,92 эВ, соответственно.

ijl tir /-lg

Перечень раПот. опубликованных по теме диссертации:

1. Лозовский В.Н., Лозовский C.B., Плющев Д.Ю. Термическое напыление металлов сублимацией в ультратонком вакуумном промежутке // Новые материалы и технологии: Тез. докл. Рос. науч.-техн. конф. - Москва, 1994. - С. 42.

2. Лозовский C.B., Плющев Д.Ю., Князев С.Ю. О массопереносе в толком вакуумном капилляре при зонной сублимационной перекристаллизации // Вакуумная паука и техника: Тез. докл. науч.-техн. конф. с мсждунар. уч. - Гурзуф, 1995. - С. 47.

3. Применение зонной сублимационной нерекристаллизации для исследования свойств материалов электронной техники / В.П. Лозовский, C.B. Лозовский, Д.Ю. Плющев, С.Ю. Князев И Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники: Тез. докл. 2-ой Всерос. науч.-техи. конф. с межлуиар. уч. - Таганрог, 1995. С. 4.

4. Lozovskii V.N., Lozovskii S.V., Plyuschev D.Y. Zone sublimation recrystallization as a method of depositing the coatings in the open space ii Advanced Materials and Processes: Third Russian-Chinese Symposium. - Kaluga (Russia), 1995. - P. 37.

5. Атомарно-кинетическая модель массопереноса при зонной сублимационной перекристаллизации / В.Н, Лозовский, C.B. Лозовский, С.Ю. Князев, Д.Ю. Плющев // Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники: Тез. докл. 3-й Всерос. науч.-техн. конф. с междунар. уч. - Таганрог, 1996. - С. 55.

6. Плющев Д.Ю., Лозовский C.B. Получение тонкопленочных сштавных металлических покрытий методом зонной сублимационной перекристаллизации // Исследование проблем совершенствования автомобильного транспорта: Сб. науч. тр. - Новочеркасск: НГТУ, 1996. - С. 72-75.

7. Лозовский C.B., Плющев Д.Ю., Князев С.Ю. Численное моделирование массопереноса при зонной сублимационной перекристаллизации // Кристаллизация и свойства кристаллов: Межвуз. сб. науч. тр. - Новочеркасск: НГТУ, 1996. - С. 7-10.

U. JlVJ^KJC^Kiiti ^.iW., ilJilULUUD 1 Vli i Ы IVCt OWliliWil

сублимационной перекристаллизации легколетучих веществ // Кристаллизация н свойства кристаллов: Межвуз. сб. науч. тр. - Новочеркасск: НГТУ, 1996. - С. 86-90.

« »

9. Лозовский C.B., Плющев Д.Ю., Князев С.Ю. О применении атомарно-кинетпчсскоп и диффузионной моделей для исследования массопереноса при ЗСП // Кристаллизация и свойства кристаллов: Межвуз. сб. науч. тр. -Новочеркасск: НГТУ, 1996. - С. 90-93.

10. Зонная сублимационная перекрнстаплизаиия как средство определения параметров твердотельных, материалов и исследования поверхностных явлений / В.Н. Лозовский, C.B. Лозовский, С.Ю. Князев, Д.Ю. Плющев,

B,Д- Хулла // Методы и средства измерения физических величин: Тез.докл. 2-он Всерос. науч.-техн. конф. - Н.Новгород, 1996. - С. 29.

11. Князев С.Ю., Плющев Д.Ю., Лозовский C.B. О .характере распределения атомарных потоков при зонной сублимационной перекристаллизации // Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники : Тез.докд. 4-ой Всеросс. науч.-техн. конф. с междунар. уч. - Таганрог, 1997.-С. 41.

12. Моделирование массопереноса при зонной сублимационной перекристаллизации из составного источника / В.Н. Лозовский, C.B. Лозовский, Д.Ю. Плющев, С.Ю. Князев // HT&CG'97: Тез. докл. 2-го Рос. симпозиума. - Обнинск, 1997. - С. 34.

13. Плющев Д.Ю., Лозовский C.B., Князев С.Ю. Моделирование процесса переноса легколетучей примеси из неоднородно легированного источника при зонной сублимационной перекристаллизации II Вопросы математики и математического моделирования перспективных технологии, материалов, процессов и систем: Сб. науч. тр. - Новочеркасск: НГТУ, 1997. -

C. 64-67.

14. Получение сильнолегированных эпитаксиальных слоев кремния на основе процессов в микроразмерных кристаллизационных ячейках / В.Н. Лозовский, C.B. Лозовский, Д.Ю. Плющев, С.Ю. Киязев // Изв вузов. Цветные металлы. - 1997. - №1. - С. 68-7.2.

15. Плющев Д.Ю., Лозовский C.B. Осаждение слоев металлов и сплавов методом зонной сублимационной перекристаллизации //Техника, экономика, культура: Сб. науч. тр. - Новочеркасск: НГТУ, 1997. - С. 9-11.

16. Плющев Д.Ю., Лозовский C.B. Моделирование репродукционного осаждения слоев при ЗСП // Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники: Тез. докл. 5-ой Всерос. науч.-техн. конф. с междунар. уч. - Таганрог, 1998. - С. 22.

17. Лозовский C.B., Плющев Д.Ю. "Дифференциальный" метод Ленгмюра на основе процесса зонной сублимационной перекристаллизации И Методы я средства измерения физических величин: Тез.докл. 3-й Всерос. няуч.-тех, конгЬ. - H. Ноягопоч. ivQS. - С. iv.

18. Анализ массопереноса при нанесении и снятии слоев в едином технологическом цикле / В.Н. Лозовский, C.B. Лозовский, Д.Ю. Плюшев,

С.Ю. Князев И Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 1999. - №4. -С. 73-77.

19. А томно-кинетическая модель массопереноса при зонной сублимационной перекристаллизации / В.Н. Лозовский, C.B. Лозовский, Д.Ю. Плющев, С.Ю. Князев // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Естеств. науки. -1999 ¡V; \ -V ; ;•.:

20. Плющев Д!Ю., Бласюк В.В. Массоперенос из источников с дискретной испаряющейся поверхностью при зонной сублимационной перекристаллизации // Проблемы поверхностной обработки, упрочнения, нанесения покрытий и модификации материалов в машиностроении: Тр. 47-ой науч.-техн. конф., (Новочеркасск, 10-25 апреля 1998 г.). - Новочеркасск: Набла, 1999. - С. 63-70.

21. Microtechnology of Layer-on-Layer Etching and Growing Layers / L.S. Lunin, V.N. Lozovsky, S.V. Lozovsky, S.Yu. Knyazev, D.Yu. Plyuschev // 44;t Scientific Colloquium. - Ilmenau, 1999. - P. 371-375.

22. Получение слоевых источников сублимирующихся металлов на основе процесса ЗСП / C.B. Лозовский, Д.Ю. Плющев, С.Ю. Князев, Н.Ф. Политова // Кристаллизация и свойства кристаллов: Межвуз. сб. науч. тр. - Новочеркасск: ЮРГТУ, 1999. - С. 91-95.

23. Легирование кремния эрбием в процессе эпитаксии / C.B. Лозовский, Д.Ю. Плющев, С.Ю. Князев, Н.Ф. Политова // Кристаллизация и свойства кристаллов: Межвуз. сб. науч. тр. - Новочеркасск: ЮРГТУ, 1999. - С. 88-91.

Автор выражает благодарность доценту, к.ф.-м.н. Лозовскому Сергею Владимировичу и доценту, к.ф.-м.н. Князеву Сергею Юрьевичу за постоянные консультации при выполнении диссертационной работы.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1 Развитие исследований осаждения пленок при малых расстояниях между источником и подложкой.

1.2 Место зонной сублимационной перекристаллизации среди родственных методов.

1.2.1 Молекулярно-лучевая эпитаксия.

1.2.2 Другие методы, близкие к ЗСП.

1.2.3 Место ЗСП среди родственных методов.

1.3 Исследование массопереноса при ЗСП.

1.4 Материалы источников.

1.5 Прикладные возможности ЗСП.

Moho- и поликристаллические слои полупроводников и металлов широко используются в современной твердотельной электронике. В связи с этим интенсивно развиваются исследования, направленные на создание физических основ перспективных технологий получения таких слоев. В настоящее время со все большей очевидностью проявляются достоинства, расширяются применения и исследования молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) [1]. Этот метод разрабатывается как универсальный, успешно конкурирующий по качеству получаемых слоев с методами газофазной и жидкофазной эпитаксии. Однако использование МЛЭ в промышленной технологии твердотельной электроники сдерживается в значительной мере тем, что известные и хорошо изученные варианты требуют весьма сложного оборудования и сверхвысокого вакуума. Между тем, в литературе отмечалось, что если рост слоя организовать в тонкой зоне между взаимно параллельными пластинами (источником молекулярного потока и подложкой), то должна наблюдаться определенная защита зоны роста от попадания молекул из окружающего пространства [2-6]. В итоге процесс кристаллизации слоя на подложке становится менее зависимым от вакуумных условий. Этот эффект представляет интерес для твердотельной технологии и любых других областей техники, где используется нанесение тонких слоев на твердую поверхность. Он совместим с другими вакуумными технологическими стадиями и может позволить объединить в едином технологическом цикле разнородные по вакуумным условиям процессы, один из которых - кристаллизация из молекулярного потока.

Названный метод кристаллизации сводится к сублимации вещества, его переносу через тонкую вакуумную зону и осаждению на подложке. В работах [7-9] такой метод называется «зонной сублимационной перекристаллизацией» (ЗСП). Это название, в отличие от других терминов [3-6], отражает не только физическую сущность метода и его геометрические особенности, но и возможность неэпитаксиального нанесения металлических и полупроводниковых слоев.

Применение метода ЗСП в настоящее время ограничивается использованием плоских однородных сплошных источников, создание которых для ряда материалов затруднено технически или по каким-либо причинам не выгодно. Поэтому является актуальной разработка и исследование методов, свободных от указанного ограничения. В настоящей работе в качестве альтернативы таким источникам предложены и использованы дискретные источники, которые представляют собой группу локальных (точечных) источников, имеющие определенное пространственное расположение. Использование дискретных источников оказывается полезным также в тех 5 случаях, когда необходимо получать слои металлов или полупроводников с заданной модулйрованностью по толщине. В данной работе показано, что варьируя расположение индивидуальных источников, их размеры и форму, можно локально определять плотность молекулярного потока и, как следствие, толщину осаждаемого слоя. Применение сублимирующих сплошных источников большой площади всеща связано с опасностью превысить в ходе процесса температуру плавления испаряемого материала, что может привести к изменению формы поверхности источника, его целостности и нарушению геометрии вакуумной зоны. Составные источники лишены этого недостатка, т.к. для индивидуального точечного источника фазовое состояние поверхности не играет существенной роли. Закономерности массопереноса и осаждения слоев при использовании составных источников в сочетании с геометрическими особенностями ЗСП до настоящей работы не исследовалось.

Одним из важных этапов технологии твердотельной электроники является формирование тонкопленочных проводящих слоев. Получение подобных слоев производится, как правило, осаждением металла методом МЛЭ, т.е. в условиях удаленных друг от друга источника паров и подложки. При этом рост слоя происходит в большинстве случаев на подложках, содержащих элементы рельефа. Исследование осаждения слоев на близко расположенные к источнику планарные и непланарные подложки не проводилось.

В связи со сказанным всестороннее исследование массопереноса при ЗСП представляется актуальным. Выявление основных закономерностей этого процесса целесообразно проводить на примере элементарных веществ. При этом процесс не усложняется эффектами стехиометрического характера. В данной работе в качестве модельных материалов используются кремний, эрбий, селен и серебро. Применение этих материалов позволяет охватить достаточно широкий температурный диапазон проведения процесса ЗСП, выявить основные закономерности массопереноса вещества из сплошных и дискретных источников. Кроме того, кремний, эрбий, серебро и селен широко используются в твердотельной электронике и смежных областях, что придает исследованиям дополнительную актуальность.

Цель работы. Целью настоящей работы является:

1) разработка физических моделей ЗСП, их теоретический анализ;

2) экспериментальная проверка выводов теории о закономерностях массопереноса вещества источника в ростовой зоне при ЗСП;

3) теоретическое и экспериментальное исследование репродукции дискретной структуры источника при осаждении слоя на близко расположенную подложку;

4) исследование особенностей осаждения слоев методом ЗСП на подложки с элементами рельефа; 6

5) разработка методики проведения компьютерного эксперимента, позволяющего отрабатывать технологию получения слоев с заданными геометрическими параметрами методом ЗСП.

Для реализации поставленных целей необходимо было решить следующие задачи: теоретически обосновать выбор моделей массопереноса вещества источника; разработать алгоритмы реализации компьютерного эксперимента для различных технологически значимых условий проведения ЗСП; разработать методику и аппаратуру исследования ЗСП; выбрать модельные материалы; осуществить экспериментальную проверку выводов теории на указанных материалах; исследовать геометрические характеристики полученных слоев; выявить области практических применений метода ЗСП.

Научная новизна

1. Предложены и проанализированы три принципиально различные взаимодополняющие модели, всесторонне описывающие массоперенос ростового вещества в вакуумной зоне между источником и подложкой.

2. Проведены систематические теоретические и экспериментальные исследования ЗСП металлов и полупроводников при использовании однородных сплошных и дискретных источников, позволившие установить основные закономерности процесса ЗСП.

3. Впервые на основе сравнительного анализа показано, что метод ЗСП при осаждения слоев на рельефные подложки обеспечивает рост более однородных слоев по сравнению с методом МЛЭ.

4. Разработана методика компьютерного прогнозирования технологических процессов на основе атомно-кинетической модели.

Научные положения, выносимые на защиту

1. Разработаны три модели массопереноса при зонной сублимационной перекристаллизации: зеркальная, диффузионная и атомно-кинетическая модели.

2. Зеркальная модель применима для анализа общих закономерностей массопереноса в простейшем случае, когда вакуумная зона образована плоскими поверхностями однородных по составу и структуре источника и подложки.

3. Диффузионная модель позволяет исследовать перенос веществ с коэффициентом конденсации на поверхностях источника и подложки а << 1 и при выполнении условия 1/11 « 1 .

4. Атомно-кинетическая модель применима при любых значениях параметра 1/Я и коэффициента конденсации а и позволяет рассматривать массоперенос для неплоских вакуумных зон, а также при наличии неодно-родностей структуры и состава источника.

5. Результаты экспериментального исследования ЗСП с использованием А^ Бе, 81, Ег. 7

Практическое значение работы. Проведенные исследования показывают, что областями практического применения результатов диссертации могут быть:

1. Прогнозирование технологических условий процесса осаждения полупроводниковых и металлических слоев с заданными геометрическими свойствами на основе численного моделирования и компьютерного эксперимента.

2. Сублимационное нанесение однородных по толщине поли- и монокристаллических слоев металлов и полупроводников практически без потерь.

3. Осаждение однородных слоев и слоев с модулированной толщиной при использовании дискретных источников.

4. Выращивание зпитаксиальных слоев легированного полупроводника на основе сочетания двух родственных методов: ЗСП и жидкофазной эпитаксии (ЗПГТ).

5. Определение равновесного давления паров над твердой поверхностью и измерение скорости сублимации.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных конференциях ЮРГТУ (НПИ) (1995-1999 гг.), ежегодной Всероссийской научно-технической конференции с международным участием "Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники" (Дивноморское, 1995-1998 гг.), конференции по новым материалам и технологиям (Москва, 1994 г.), научно-технической конференции "Вакуумная наука и техника" (Гурзуф, 1995 г.), III Российско-китайском симпозиуме "Advanced materials and processes" (Калуга, 1995 г.), II и III Всероссийских конференциях по методам и средствам измерения физических величин (Нижний Новгород, 1997-1998 гг.), II Российском симпозиуме "Процессы тепло- массопереноса и роста монокристаллов и тонкопленочных структур" (Обнинск, 1997 г.), 44-ом международном коллоквиуме (Ильменау, Германия, 1999 г.).

Публикации и личный вклад автора. По результатам диссертации опубликованы 23 печатные работы [119-141], в которых изложены основные ее положения.

Диссертационная работа выполнена под научным руководством доктора физико-математических наук, профессора Лозовского В.Н., при участии которого были определены главные задачи исследования, осуществлен выбор моделей массопереноса, обсуждены основные результаты работы.

По тематике диссертации автором лично выполнено следующее: построены теоретические модели массопереноса при ЗСП; разработаны алгоритмы и составлен пакет программ на языке Delphi для реализации компьютерного эксперимента на основе атомно-кинетической модели; разработана методика экспериментальных исследований массопереноса основного вещества; методика определения скорости сублимации вещества при ЗСП и составлена программа для компьютерной обработки экспериментальных данных. Сконструирована и изготовлена аппаратура для реализации процесса ЗСП серебра, селена, эрбия. Проведены эксперименты по исследованию закономерностей массопереноса основного вещества. Произведена интерпретация основных экспериментальных результатов. Соавторы публикаций Лозовский C.B. и Князев С.Ю. участвовали в развитии вопросов теории и методики эксперимента, в обсуждении результатов исследований. При содействии Лозовского C.B. проведены экспериментальные исследования осаждения слоев металлов и полупроводников методом ЗСП. Формирование элементов глубинного рельефа методом фотолитографии проведено при участии Политовой Н.Ф.

Объем диссертации и ее структура. Материалы диссертационной работы изложены на 152 страницах машинописного текста. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы, включающего 141 наименование. Диссертация иллюстрирована 60 рисунками и 4 таблицами.

Общие выводы

1. Разработаны три взаимодополняющие теоретические модели массопереноса при ЗСП: зеркальная, диффузионная и атомно-кинетическая.

Зеркальная модель основана на анализе баланса интегральных массопотоков в вакуумной зоне (ростовой ячейке) с учетом многократного взаимодействия атомов с образующими зону поверхностями. На основе этой модели получены выражения для средней скорости ЗСП и среднего коэффициента переноса вещества.

Диффузионная модель рассматривает хаотическое движение атомов в зоне как двумерную диффузию, происходящую под действием радиального градиента объемной концентрации атомов. Модель позволяет изучать массоперенос ростового вещества при перекристаллизации в квазиравновесных условиях.

Атомно-кинетическая модель имитирует движение атомов в вакуумной зоне, определяет место их захвата растущим слоем, что позволяет установить распределение вещества по поверхности подложки при испарении из сплошных и дискретных источников или при осаждении на рельефные подложки.

Расчеты на основе трех моделей в сопоставимых условиях дают одинаковые результаты.

2. Предложена экспериментальная методика проведения ЗСП, включающая температурно-временные режимы процесса, способы контроля основных параметров, подготовку источников и подложек. Показана возможность применения как сплошных, так и дискретных источников для получения однородных по толщине слоев металлов и полупроводников и слоев с заданной модулированностью толщины.

3. Теоретически показано, что скорость ЗСП линейно зависит от параметра зоны 1/Я. Эта зависимость столь слаба, что экспериментально не обнаружима. Таким образом, в широком диапазоне изменения 1/Я скорость роста слоев остается практически постоянной. Кроме того, в условиях ЗСП (1/Я « 1) реализуется радиально однородный рост слоев.

4. Зависимость скорости ЗСП от температуры близка к экспоненциальной. С увеличением перепада температуры между источником и подложкой скорость асимптотически приближается к максимальному значению (для при 87 > 150 К, для А§ при 8Т > 90 К, для Бе при 5Т > 20 К), а при малых перепадах температур (для при 5Т < 30 К, для Ag при ЪТ < 25 К, для Бе при 8Т < 10 К) скорость линейно зависит от этой величины. Вблизи изотермических условий (при некотором значении 5Т < 5Гкр) скорость ЗСП становится отрицательной, что отражает экспериментально наблюдаемый эффект сублимационного травления

141 поверхностей источника и подложки. Выводы теории подтверждены экспериментально.

5. Коэффициенты переноса атомов легколетучих элементов к пропорциональны коэффициенту их конденсации а на подложке и геометрическому параметру R/1. При любом малом а коэффициент переноса к в условиях ЗСП может быть близок к единице. Радиальная однородность распределения вещества повышается с увеличением коэффициента переноса в центре зоны к(о) (рисунок 4.5); при к(о) <0,1 эта зависимость представляется универсальной кривой (рисунок 4.6).

Установлено, что при перекристаллизации веществ в условиях близких к равновесным существует критическая граница толщины / вакуумной зоны, выше которой рост слоя на подложке не происходит. Ниже этой границы в центральной части подложки растет слой радиусом р. Величина /кр зависит от относительного перепада 8 равновесных концентраций атомов при температурах источника Т и подложки Г . Радиус растущего слоя р линейно зависит от геометрического параметра l/R и величины 8.

6. Степень неоднородности растущего слоя 5 при перекристаллизации вещества из дискретного источника зависит от расстояния между сублимирующимися фрагментами составного источника г0, коэффициента конденсации атомов на подложке а и толщины вакуумной зоны I. В области 0,2 < 5 < 0,8 эти зависимости носят линейный характер. Однородность слоев возрастает (5 —>• 0) при увеличении / и уменьшении величин г0 и а. Полученные зависимости универсальны и применимы для различных химических элементов. Выводы теории подтверждены экспериментально.

7. Впервые проведен сравнительный анализ распределения ростового вещества на поверхности подложки с элементами глубинного и надповерх-ностного рельефа для двух предельных вариантов взаимного расположения источника и подложки: молекулярно-лучевой эпитаксии (l/R » 1) и зонной сублимационной перекристаллизации (l/R « 1). Установлено, что метод ЗСП обеспечивает рост более равномерных по толщине слоев на рельефных подложках. Расчеты по атомно-кинетической модели показывают, что толщина слоя на элементе рельефа определяется соотношением размеров элемента (b/d) и практически линейно уменьшается при увеличении Ь/d (рисунок 4.21). Экспериментальные исследования подтверждают выводы теории.

8. В настоящей работе разработан пакет программ и методика его применения для реализации компьютерного прогнозирования технологических процессов на основе атомно-кинетической модели массопереноса веществ. Показана универсальность и эффективность такого подхода при отработке технологий осаждения слоев. Вычислительный эксперимент позволяет резко

142 сократить материальные затраты на проведение натурных экспериментов и ускорить процесс внедрения технологии в производство.

9. Процесс ЗСП может быть использован для получения моно- и поликристаллических слоев полупроводников и металлов. При этом коэффициент использования материала источника находится в диапазоне от 70 % до 95 % (в зависимости от конструкции испарителя, величин параметра I/R и коэффициента конденсации а). Совместное применение процессов ЗСП и жидкофазной эпитаксии (ЗПГТ) позволяет выращивать эпитаксиальные слои Si, легированные до высоких концентраций химически активными примесями, обладающими высокими скоростями испарения (например, редкоземельными элементами).

10. ЗСП может использоваться как метод физико-технических исследований. На основе ЗСП разработан способ определения температурной зависимости скорости сублимации и энергий активации процесса сублимации веществ. Этим методом определены энергии активации для Si, Er, Ag: Е„. = 4,32 эВ, Ev = 3,30 эВ, Е, = 2,92 эВ, соответственно.

143

1. Ржанов A.B., Стенин С.И. Молекулярно-лучевая эпитаксия: состояние вопроса, проблемы и перспективы развития // Рост полупроводниковых кристаллов и пленок. - Новосибирск, 1984. - 4.1. - С. 5-34.

2. Handelman Е.Т., Povilonis E.J. Epitaxial Growth of Silicon by Vacuum Sublimation // J.Electrochem. Soc. 1964. - V.lll, N2. - P. 201-206.

3. Юрьев В.А. Кинетика наращивания эпитаксиальных слоев кремния из близко расположенного источника // Физика конденсированных сред: Тр. / Новочерк. политехи, ин-т. Новочеркасск, 1974. - Т.287. - С. 51-53.

4. Толомасов В.А., Абросимова J1.H., Сергиевская Т.Н. Получение эпитаксиальных пленок кремния на дисках сублимацией в вакууме // Процессы роста кристаллов и пленок полупроводников. Новосибирск, 1970. - С. 219-225.

5. Дорфман В.Ф. Некоторые вопросы кристаллизации при малых расстояниях между источником и подложкой // Кристаллография. 1968. -Т.13, вып. 1. - С. 140-146.

6. Александров Л.Н., Лозовский C.B., Князев С.Ю. Массоперенос примесей при зонной сублимационной перекристаллизации кремния // 2-я Всесоюз. конф. по моделированию роста кристаллов: Тез. докл., 2-5 ноября 1987 г. Рига, 1987. - Т.1. - С. 193-195.

7. Александров Л.Н., Лозовский C.B., Князев С.Ю. Управление массопереносом легирующей примеси при зонной сублимационной перекристаллизации // Письма в журн. техн. физики. 1987. - Т.13, вып.17. -С. 1080-1084.

8. Aleksandrov L.N., Lozovskii S.V., Knyazev S.Y. Silicon Zone Sublimation Regrowth // Phys. Stat. Sol. (a), 1988. V.107. - P. 213-223

9. Лозовский C.B. Массоперенос кремния при перекристаллизации через тонкий вакуумный промежуток / Новочерк. политехи, ин-т. -Новочеркасск, 1986. 18 с. - Деп. в ВИНИТИ 16.10.86, № 7313-В.

10. Лозовский C.B., Князев С.Ю. Массоперенос примеси при перекристаллизации через тонкий вакуумный промежуток / Новочер. политехи. ин-т. Новочеркасск, 1986. - 12 с. - Деп. в ВИНИТИ 16.10.86, №7313-В.

11. Александров Л.Н., Князев С.Ю., Лозовский C.B. Диффузионная модель переноса примеси при перекристаллизации через тонкий вакуумный промежуток 7/ Кристаллизация и свойства кристаллов: Межвуз. сб. -Новочеркасск: НПИ, 1987. С. 35-40.144

12. Зонная сублимационная перекристаллизация как метод получения слоев чистых материалов (на примере кремния) / C.B. Лозовский, С.Р. Октябрьский, P.A. Рубцова, В.В. Макаров // Высокочистые вещества. -1988. №6. - С. 113-115.

13. Технология тонких пленок / Под ред. Л. Майсееля, Р. Глэнга. -М.: Сов. радио, 1977. Т.1. - 622 с.

14. Молекулярно-лучевая эпитаксия и гетероструктуры / Под ред. Л. Ченга, К. Плога. М.: Мир, 1989. - 584 с.

15. Маслов В.Н. Репродукционная эпитаксия. М.: Металлургия, 1981. - 187 с.

16. Вакуумное нанесение пленок в квазизамкнутом объеме / Ю.З. Бубнов, М.С. Лурье, Ф.Г. Старое, Г.А. Филаретов М.: Сов.радио, 1975. -160 с.

17. Epitaxial growth of SiC layers by sublimation «sandwich-method (I)» / Ju.A. Vodakov, E.N. Mokhov, M.G. Ramm, A.D. Roenkov // Krist und Techn. -1979. V.14, N6. - P. 729-740.

18. Лозовский B.H., Лунин Л.С., Попов В.П. Зонная перекристаллизация градиентом температуры полупроводниковых материалов. М.: Металлургия, 1987. - 232 с.

19. Гегузин Я.Е., Кривоглаз М.А. Движение макроскопических включений в твердых телах. М.: Металлургия, 1972. - 344 с.

20. Курносов А.И., Юдин В.В. Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных схем. М.: Высш. шк., 1979. - 367 с.

21. Чистяков Ю.Д., Райнова Ю.П. Физико-химические основы технологии микроэлектроники. М.: Металлургия, 1979. - 408 с.

22. Эпитаксия германия из молекулярного пучка на вицинальной поверхности кремния вблизи (111) / А.И. Торопов, Л.В. Соколов, О.П. Пчеляков, С.И. Степин // Кристаллография. 1982. - Т.27, №4. -С. 751-756.

23. Шенгуров Д.В., Павлов Д.А., Шабанов В.Н. Немонотонный характер зависимости сопротивления пленок поликристаллического кремния от145температуры роста // Физика и технология полупроводников. 1998. - Т.32, вып.5. - С. 627.

24. Zolkin A.S. Metal vapor sources for scientific research and thin film technology: Review // J.Vac.Sci.Technol. A. 1997. - V.15, N3. - P. 1026-1031.

25. Таиров Ю.М., Цветков В.Ф. Технология полупроводниковых и диэлектрических материалов. М.: Высш. шк, 1990. - 423 с.

26. Константинов А.О., Мохов E.H. // Письма в журн. техн. физики. -1981. вып.7. - С. 247.

27. Аникин М.М., Сыркин A.JL, Челноков В.Е. Перспективы развития сублимированной эпитаксии карбида кремния // Физика и техника полупроводников. 1994. - Т.28, вып.7. - С. 127-1230.

28. Эпитаксиальные слои и р-п-переходы, полученные методом сублимации в системе с электронным нагревом / М.М. Аникин, A.A. Лебедев, М.Г. Растегаева и др. // Физика и техника полупроводников. 1994. - Т.28, вып.7. - С. 1231-1234.

29. Дорфман В.Ф. Синтез твердотельных структур. -М.: Металлургия, 1986. 416 с.

30. Anthony Th.C., Fahzenbrus A.L., Bube R.H. Growth of CdTe films by close-spaced vapor transport // J.Vac. Sei. and Technol. 1984. - V.2, N3. -P. 1296-1302.

31. Юрьев В.А., Лозовский C.B. Исследование кинетики роста эпитак-сиальных слоев кремния при перекристаллизации через тонкий вакуумный промежуток // Физика конденсированных сред: Тр. / Новочерк. политехи, ин-т. Новочеркасск, 1975. - Т.328. - С. 3-6.

32. Толомасов В.А., Абросимова Л.Н., Горшенин Г.Н. Получение эпитаксиальных пленок кремния n-типа сублимацией в вакууме // Кристаллография. 1970. - Т.15, вып.6. - С. 1233-1238.

33. Слои кремния, полученные сублимацией в вакууме при температурах 600-1000 °С из источников, легированных Р, As, Sb / В.П. Кузнецов, P.A. Рубцова, Т.Н. Сергиевская, В.В. Постников // Кристаллография. 1971. -Т. 16, вып.2. - С. 432-436.

34. Осаждение из газовой фазы / Под ред. К.Пауэлла, Дж.Оксли, Дж.Блочера. М., 1970.

35. Физика тонких пленок / Под ред. Г.Часса, Р.Э.Туна. М., 1966.1. Т.З.

36. Левданский В.В., Лейцина В.Г., Хоанг Ван Вьет. Осаждение на плоскую подложку молекул газа, выходящих из цилиндрического канала с испаряющейся внутренней поверхностью // Инж.-физ. журн. 1993. - Т.64, №2. - С. 160-167.

37. Левданский В.В. // Тепло- и массообмен в технологии и эксплуатации электронных и микроэлектронных систем: Материалы междунар. школы-семинара. Минск, 1989. - 4.2. - С. 40-47.146

38. Левданский В.В., Лейцина В.Г. // Журн. техн. физики. 1991. -Т.61, вып.5. - С. 573-577.

39. Левданский В.В., Лейцина В.Г. Угловое распределение частиц, выходящих из цилиндрического канала с испаряющейся поверхностью // Журн. техн. физики. 1991. - Т.61, вып.5. - С. 134-136.

40. Гельд П.В., Сачков И.Н. Термическая перекристаллизация материалов // Неорганические материалы. 1994. - Т.ЗО, №3. - С. 306-313.

41. Nanbu К. Angular distributions of molecular fluxis // Vacuum. -1986. V.36, №6. - P. 349-354.

42. Степанов С. // Тепло- и массообмен в технологии электронных и микроэлектронных систем: Материалы междунар. школы-семинара. Минск, 1989. - 4.2.- С. 61-67.

43. Физическая кинетика и процессы переноса при фазовых превращениях / Н.В. Павлюкевич, Г.Е. Горелик, В.В. Левданский и др.; Под ред. С.И. Анисимова. Минск: Наука и техн, 1980. - 208 с.

44. Горелик Г.Е., Зеленский С.К., Павлюкевич Н.В. Влияние пористой перегородки на формирование молекулярного пучка // Инж.-физ. журн. -1991. Т.61, №4. - С. 621-625.

45. Sysoev B.I., Bezryadin N.N., Sunorov Yu.V. Investigation of Gallium Selenide Films, Growth by the Hot Wall Method on Silicon Substrates // Phys. Status Solidi A. 1986. - V.94, N2. - P. K129-K132.

46. Зигель P., Хауэлл Дж. Теплообмен излучением. M.: Мир, 1975. -936 с.

47. Ключников А.Д., Иванцов Т.П. Теплопередача излучением в огнетехнических установках. М:. Энергия, 1970. - 400 с.

48. Блох А.Г., Журавлев Ю.А., Рыжков Л.Н. Теплообмен излучением: Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1991. - 431 с.

49. Соболь И.М. Численные методы Монте-Карло. М.: Наука, 1973. -312 с.

50. Бахвалов Н.С. Численные методы. М.: Наука, 1975. - 632 с.

51. Иващенко В.М., Митин В.В. Моделирование кинетических явлений в полупроводниках. Метод Монте-Карло. Киев: Наук, думка, 1990. - 192 с.

52. Моделирование роста и легирования полупроводниковых пленок методом Монте-Карло. / Л.Н. Александров, Р.В. Бочкова, А.Н. Коган, Н.П. Тихонова Новосибирск: Наука, 1991. - 168 с.

53. Бингер К. Введение. Общие вопросы теории и техники статистического моделирования методом Монте-Карло // Методы Монте-Карло в статистической физике. М., 1982. - С.7-57.

54. Машинное моделирование при исследовании материалов. М.: Мир, 1974. - 414 с, " -.- -

55. Binder К. Monte-Carlo computer experiments on critical phenomena and metastable states // Adv. Phys. 1974. - V.23, N6.147

56. Binder К. Monte-Carlo calculation of the surface tension for two- and three-dimensional lattice-gas model // Phys. Rev. A. 1982. - V.25, N3. -P. 1699-1710.

57. Берд Г. Молекулярная газовая динамика. М.: Мир, 1981. - 320 с.

58. Liu D., Dew S.K., Brett M.J. Experimental study and computer simulation of collimated sputtering of titanium thin films over topographical features // J.Appl.Phys. 1993. - V.74(2). - P. 1339-1344.

59. Schneider M., Schuller I., Rahman A. Epitaxial growth of silicon: A molecular-dynamics simulation // Phys. Rev. B. 1987. - V.36, N2. -P. 1340-1343.

60. Dodson Brian W. Atomistic simulation of silicon beam deposition // Ibid. V.36, N2. - P. 1068-1074.

61. Adams C.D., Srolovitz D.J. Monte Carlo simulation of phase separation during thin-film codeposition // J.Appl.Phys. 1993. - V.73(3). - P. 1707-1715.

62. Палатник Jl.С., Папиров Н.И. Эпитаксиальные пленки. М.: Наука, 1971. - 480 с.

63. А.с. 1321116 СССР, МКИ4 С 23 С 14/26. Способ нанесения покрытий в вакууме / С.В. Лозовский, А.И. Колесниченко, А.В. Балюк (СССР). № 3981071/21; Заявл. 21.10.85; Зарег. 1987.

64. Хирс Д., Паунд Г. Испарение и конденсация. М.: Металлургия, 1966. - 195 с.

65. Ивановский М.Н., Сорокин B.A., Субботин В.И. Испарение и конденсация металлов. М.: Атомиздат, 1976. - 212 с.

66. Лозовский С.В., Буддо В.И. Юрьев В.А. Выращивание поликристаллических слов кремния на окисленных кремниевых подложках / Новочерк. политехи, ин-т. Новочеркасск, 1978. - 16 с. - Деп. в ВИНИТИ 15.09.78, № 3039-78.

67. Попов В.П., Лозовский С.В., Ковалев Н.М. Осаждение полупроводниковых пленок на движущуюся подложку // Изв. АН СССР. -Неорганические материалы. 1987. - Т.23, №11. - С. 1859-1863.

68. Несмеянов А.Н. Давление пара химических элементов. М.: Изд-во АН СССР, 1961. - 396 с.

69. Коган М.Н. Динамика разряженного газа. М.: Наука, 1967. -440 с.

70. Шидловский В.П. Введение в динамику разряженного газа. М.: Наука, 1965. - 220 с.

71. Динамика разряженных газов / Под ред. В.П. Шидловского. М.: Мир, 1976. - 336 с.

72. Лозгачев В.И. Распределение потоков молекул на плоскости при Испарений в вакууме // Журн. техн.физики. 1962. - Т.32, вып.8. -С. 1012-1022.148

73. Коренев Б.Г. Введение в теорию бесселевых функций. М.: Наука, 1971. - 287 с.

74. Жданов В.П. Элементарные физико-химические процессы на поверхности. Новосибирск: Наука, 1988. - 320 с.

75. Ночилла С. Закон отражения от поверхности в свободно-молекулярном потоке // Взаимодействие газов с поверхностями. М., 1965. -С. 136-153.

76. Колобов H.A., Самохвалов М.М. Диффузия и окисление полупроводников. М.: Металлургия, 1975. - 454 с.

77. Уэстон Дж. Техника сверхвысокого вакуума. М.: Мир, 1988.366 с.

78. Тренделенбург Э. Сверхвысокий вакуум. -М.: Мир, 1966. 286 с.

79. Температурные измерения: Справочник / O.A. Геращенко,

80. A.Н. Гордов, А.К. Еремина и др. Киев: Наук.думка, 1989. - 704 с.

81. Александров О.В., Николаев Ю.А., Соболев H.A. Модель перераспределения эрбия в процессе твердофазной эпитаксиальное кристаллизации кремния // Физика и техника полупроводников. 1998. -Т.32, вып.12. -С. 1420-1423.

82. Примесные атомы эрбия в кремнии / В.Ф. Мастеров, Ф.С. Насреди-нов, П.П. Серегин и др. // Физика и техника полупроводников. 1998. -Т.32, вып.6. - С. 708-711.

83. Примесные центры в кремнии, легированном редкоземельными примесями диспрозием, гольмием, эрбием и иттербием / В.В. Емцев,

84. B.В. Емцев (мл.), Д.С. Полокскин и др. // Физика и техника полупроводников. 1999. - Т.ЗЗ, вып.6. - С. 649-651.

85. Вредные химические вещества: Справ, изд. / Под ред. В.А. Фролова и др. Л.: Химия, 1989. - 592 с.

86. Чижиков Д.М. Селен и селениды. М.: Наука, 1964. - 320 с.

87. Малышев В.М., Румянцев Д.В. Серебро. М.: Металлургия, 1987.320 с.

88. Пресс Ф.П. Фотолитография в производстве полупроводниковых приборов. М., 1968. - 198 с.

89. Моро У. Микрофотолитография. Принципы, методы, материалы. -4.1. М.: Мир, 1990. - 605 с.

90. Моро У. Микрофотолитография. Принципы, методы, материалы. -4.II. М.: Мир, 1990. - 632 с.

91. Ковтонюк Н.Ф., Концевой Ю.А. Измерение параметров полупроводниковых материалов. М.: Металлургия, 1970. - 429 с.

92. Батавин В.В., Концевой Ю.А., Федорович Ю.В. Измерение параметров полупроводниковых материалов и структур. М.: Радио и связь, 1985. - 264 с.149

93. Дефекты в кристаллах полупроводников. -М.: Мир, 1969. 374 с.

94. Технология СБИС / Под ред. С.Зи. М.: Мир, 1986. - Т.2. - 444 с.

95. Файнштейн С.М. Обработка поверхности полупроводниковых приборов. М.; Л.: Энергия, 1966. - 256 с.

96. Установка для получения эпитаксиальных слоев кремния путем сублимации в вакууме / В.А. Толомасов, JI.H. Абросимова, М.Я. Широбоков, Г.Н. Горшенин, Б.А. Закалов // Электронная техника. 1971. - Сер. 10., вып.45.-С. 11-18.

97. Перов A.C., Постников В.В. О закономерностях легирования кристалла кремния при росте из атомного пучка в вакууме // Изв. вузов. Физика. 1982. - №1. - С. 24-28.

98. Свойства элементов / Под ред. Дрица М.Е. М.: Металлургия, 1985. - 672 с.

99. Nannichi Y. Sublimation rate of silicon in high vacuum // Japan. J. Appl. Phys. 1963. - V.2. - P. 586-587.

100. Huffman J.E. // J.Cryst.Growth. 1988. - V.87, N4. - P.425.

101. Sclar N. Development status of extrinsic IR detectors. // II Proc. of SPJE Infrared Detectors. 1983. - V. 443. - P.ll.

102. Мильдвицкий М.Г. и др. Легированные полупроводниковые материалы. М.: Металлургия, 1985. - 97 с.

103. Мильдвицкий М.Г. Полупроводниковые материалы в современной электронике. М.: Наука, 1986.

104. Sukergawa T. et al. // J.Cryst.Growth. 1991. - V.109. - P. 186.

105. Соболев H.A. Светоизлучающие структуры Si:Er. Технология и физические свойства. Обзор // Физика и техника полупроводников. 1995. -Т.29, вып.7. - С. 1153-1177.

106. Орлов Л.К., Ивин C.B., Шенгуров Д.В. Особенности фотолюминесценции монокристаллических и пористых слоев кремния, легированных эрбием // Письма в журн. техн. физики. 1999. - Т.25, вып. 10. - С. 31-34.

107. Лозовский В.Н., Колесниченко А.И. Элементы кривых ликвидуса бинарных систем на основе Si и редкоземельных металлов // Неорганические материалы. 1981. - Т.17, № 3. - С. 554-555.

108. Гшнейдер К.А. Сплавы редкоземельных металлов / Под ред Савицкого Е.М. М.: Мир, 1965. - 427 с.

109. Савицкий Е.М., Бурханов Г.С. Редкие металлы и сплавы. Физико-химический анализ и материаловедение. — М.: Наука, 1980. 255 с.150

110. Середин Б.М., Балюк A.B. Формирование зон плоской формы при жидкофазной эпитаксии в поле температурного градиента // Кристаллизация и свойства кристаллов: Межвуз. сб. Новочеркасск: НПИ, 1989. -С. 119-126.

111. Оптически активные слои кремния, легированного эрбием в процессе сублимационной молекулярно-лучевой эпитаксии / А.Ю. Андреев, Б.А. Андреев, М.Н. Дроздов и др. // Физика и техника полупроводников. -1999. Т.ЗЗ, вып.2. - С. 156-160.

112. Немец A.M., Николаев Г.И. Определение давления насыщающих паров меди, титана и ванадия методом атомной абсорбции // Журнал прикладной спектроскопии. 1973. - Т.17, вып.4. - С. 571-578.

113. Исследование испарения никеля / В.И. Северин, Ю.А. Сапожников, A.B. Цепляева и др. // Теплофизика высоких температур. 1993. - Т.31, вып.5. - С. 722-726.

114. Бодров Н.В., Николаев Г.И., Немец A.M. Давление насыщающего пара жидкого кремния // Изв. АН СССР. Неорганические материалы. 1983. -Т.19, №5. - С. 707-710.

115. Сарапин A.A. Определение энергии активации испарения кремния (111) // Процессы на поверхности полупроводниковых структур при вакуумном методе эпитаксии. Владивосток, 1981. - С. 23-26.

116. Постников В.В., Кузнецов В.П. О переносе донорных и акцепторных примесей из сублимирующихся источников кремния в эпитаксиальные слои // Кристаллография. 1975. - Т.20, вып.1. - С. 127-130.

117. Лозовский В.Н., Лозовский C.B., Плющев Д.Ю. Термическое напыление металлов сублимацией в ультратонком вакуумном промежутке // Новые материалы и технологии: Тез. докл. Рос. науч.-техн. конф. Москва, 1994. - С. 42.

118. Лозовский C.B., Плющев Д.Ю., Князев С.Ю. О массопереносе в тонком вакуумном капилляре при зонной сублимационной перекристаллизации // Вакуумная наука и техника: Тез. докл. науч.-техн. конф. с междунар. уч. Гурзуф, 1995. - С. 47.

119. Lozovskii V.N., Lozovskii S.V., Plyuschev D.Y. Zone sublimation recrystallization as a method of depositing the coatings in the open space // Advanced Materials and Processes: Third Russian-Chinese Symposium. Kaluga (Russia), 1995. - P. 37.

120. Атомарно-кинетическая модель массопереноса при зонной сублимационной перекристаллизации / В.Н. Лозовский, C.B. Лозовский,151

121. С.Ю. Князев, Д.Ю. Плющев // Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники: Тез. докл. 3-й Всерос. науч.-техн. конф. с междунар. уч. Таганрог, 1996. - С. 55.

122. Лозовский C.B., Плющев Д.Ю., Князев С.Ю. Численное моделирование массопереноса при зонной сублимационной перекристаллизации // Кристаллизация и свойства кристаллов: Межвуз. сб. науч. тр. Новочеркасск: НГТУ, 1996. - С. 7-10.

123. Лозовский C.B., Князев С.Ю., Плющев Д.Ю. Кинетика зонной сублимационной перекристаллизации легколетучих веществ // Кристаллизация и свойства кристаллов: Межвуз. сб. науч. тр. Новочеркасск: НГТУ, 1996. - С. 86-90.

124. Лозовский C.B., Плющев Д.Ю., Князев С.Ю. О применении атомарно-кинетической и диффузионной моделей для исследования массопереноса при ЗСП // Кристаллизация и свойства кристаллов: Межвуз. сб. науч. тр. Новочеркасск: НГТУ, 1996. - С. 90-93.

125. Зонная сублимационная перекристаллизация как средство определения параметров твердотельных материалов и исследования поверхностных явлений / В.Н. Лозовский, C.B. Лозовский, С.Ю. Князев, Д.Ю. Плющев,

126. B.Д. Хулла // Методы и средства измерения физических величин: Тез. докл. 2-ой Всерос. науч.-техн. конф. Н.Новгород, 1996. - С. 29.

127. Моделирование массопереноса при зонной сублимационной перекристаллизации из составного источника / В.Н. Лозовский, C.B. Лозовский, Д.Ю. Плющев, С.Ю. Князев // HT&CG'97: Тез. докл. 2-го Рос. симпозиума. Обнинск, 1997. - С. 34.

128. Получение сильнолегированных эпитаксиальных слоев кремния на основе процессов в микроразмерных кристаллизационных ячейках /152

129. B.H. Лозовский, C.B. Лозовский, Д.Ю. Плющев, С.Ю. Князев // Изв вузов. Цветные металлы. 1997. - №1. - С. 68-72.

130. Плющев Д.Ю., Лозовский C.B. Осаждение слоев металлов и сплавов методом зонной сублимационной перекристаллизации // Техника, экономика, культура: Сб. науч. тр. Новочеркасск: НГТУ, 1997. - С. 9-11.

131. Плющев Д.Ю., Лозовский C.B. Моделирование репродукционного осаждения слоев при ЗСП // Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники: Тез. докл. 5-ой Всерос. науч.-техн. конф. с междунар. уч. Таганрог, 1998. - С. 22.

132. Лозовский C.B., Плющев Д.Ю. "Дифференциальный" метод Ленгмюра на основе процесса зонной сублимационной перекристаллизации // Методы и средства измерения физических величин: Тез. докл. 3-й Всерос. науч.-техн. конф. Н. Новгород, 1998. - С. 19.

133. Анализ массопереноса при нанесении и снятии слоев в едином технологическом цикле / В.Н. Лозовский, C.B. Лозовский, Д.Ю. Плющев,

134. C.Ю. Князев // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 1999. - №4. -С. 73-77.

135. Атомно-кинетическая модель массопереноса при зонной сублимационной перекристаллизации / В.Н. Лозовский, C.B. Лозовский, Д.Ю. Плющев, С.Ю. Князев // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Естеств. науки. -1999

136. Microtechnology of Layer-on-Layer Etching and Growing Layers / L.S. Lunin, V.N. Lozovsky, S.V. Lozovsky, S.Yu. Knyazev, D.Yu. Plyuschev // 44th Scientific Colloquium. Ilmenau, 1999. - P. 371-375.

137. Получение слоевых источников сублимирующихся металлов на основе процесса ЗСП / C.B. Лозовский, Д.Ю. Плющев, С.Ю. Князев, Н.Ф. Политова // Кристаллизация и свойства кристаллов: Межвуз. сб. науч. тр. Новочеркасск: ЮРГТУ, 1999. - С. 91-95.

138. Легирование кремния эрбием в процессе эпитаксии / C.B. Лозовский, Д.Ю. Плющев, С.Ю. Князев, Н.Ф. Политова // Кристаллизация и свойства кристаллов: Межвуз. сб. науч. тр. Новочеркасск: ЮРГТУ, 1999. - С. 88-91.