автореферат диссертации по электронике, 05.27.06, диссертация на тему:Разработка и исследование физико-технологических принципов создания микроэлектронных устройств на основе планарных многослойных гетероэпитаксиальных структур Si, CaF2 и CoSi2, сформированных методом молекулярно-лучевой эпитаксии

на правах рукописи

Алтухов Андрей Александрович

Разработка и исследование физико-технологических принципов создания микроэлектронных устройств на основе пленарных многослойных гетероэпитаксиальных структур СаРг и Сов^, сформированных методом молекулярно-лучевой эпитаксии

Специальное гь 05.27.06

Специальность 05,11.14

Технология и оборудование дм производства полупроводников, материалов и приборов электронной техники Технология приборостроения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидат а > ехнк ческих наук

Москва- 2005 г.

Работа выполнена в научно-исследовательском отделе полупроводниковых приборов, материалов и технологий, приборов и технологий специального назначения ОАО «Центральный научно-исследовательский технологический институт «Техномаш», г.Москва

Научные руководители: доктор физико-математических наук,

профессор

Митягин Александр Юрьевич

кандидат технических наук, профессор

Житковский Валерий Дмитриевич

Официальные оппоненты: член-корреспондент РАН,

доктор физико-математических наук, профессор

Орликовский Александр Александрович

доктор технических наук,

лауреат Государственных премий РФ,

профессор

Котелянский Иосиф Моисеевич

Ведущая организация- Институт проблем технологии микроэлектроники и

особочистых материалов РАН, г.Черноголовка Московской обл.

Защита состоится «<£0 » оитл-Ця 200_Г г в /4-<очасов на заседании диссертационного совета Д 409 007.01 в ОАО «ЦНИТИ «Техномаш» по адресу: 121351, г.Москва, ул. Ивана Франко, д.4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОАО «ЦНИТИ «Техномаш» Автореферат разослан: «/У» ¿>$ 200-Гг.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

Сахно Э.А.

Я6У399

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

В настоящее время полупроводниковая микроэлектроника занимает лидирующее место среди высоких технологий XXI века. Вместе с тем, вследствие практически предельных возможностей существующих технологий и материалов, в первую очередь -кремния, актуальной задачей является поиск новых конструктивно-технологических решений и новых материалов, которые смогут обеспечить дальнейшее улучшение параметров как традиционных приборов, так и создание новых устройств. Перспективным направлением развития микроэлектронных технологий и устройств является переход к использованию многослойных, в том числе, квантово-размерных структур, критерием приборного качества которых являются электрофизические параметры материалов как в объеме, так и на границе раздела многослойных гетероструктур. Переход от одного материала к другому в таких структурах, как правило, подразумевает наличие переходного слоя и нарушений на границах раздела. Оптимальным вариантом создания многослойных структур на основе 81 могло бы быть применение материалов с близкими к кристаллографическими параметрами, что обеспечивало бы формирование структурно-совершенного слоя 81 и минимум дефектов на границах раздела. Одной из наиболее эффективных технологий для формирования многослойных структур является молекулярно-лучевая эпитаксия (МЛЭ), которая позволяет формировать совершенные монокристаллические гетерокомпозициии, объединяющие в своем составе материалы с различными электрофизическими свойствами: металлы, диэлектрики и полупроводники. Практическая реализация таких гетероструктур позволит изготовлять на их основе как ряд теоретически обоснованных ранее, так и такие новые устройства электронной техники, как «кремний-на-диэлектрике», транзисторы с баллистическим переносом носителей, детекторы УФ и ионизирующих излучений. Исследованиям в области конструктивно-технологических решений по созданию методом МЛЭ гетероструктур, включающих 81, СоЯ^ и СаР2, посвящены работы ряда российских (Соколов Н.С., Пчеляков О.П., Жирнов В.В. и др.) и зарубежных ученых (С.Ванг, Р. Фатауэр, Л. Шовальтер я др.). Полученные ими результаты позволили сфор МЛЭ для

формирования некоторых

методам

исследования кинтетики процесса их роста и фазообразования на отдельных стадиях процесса. Вместе с тем, в их работах не были решены ряд важных научно-технических задач прикладного характера, связанных с созданием оптимальных технологий формирования гетероструктур приборного качества, включающих 81, СаР2 и СоБ^, разработкой низкотемпературных методов подготовки подложек, изучением влияния режимов и особенностей процесса МЛЭ на электрофизические параметры структур, а также возможностей их применения для создания целого ряда новых устройств электронной техники. Таким образом, необходимость и актуальность исследований в области разработки и исследования физико-технологических принципов создания микроэлектронных устройств на основе планарных многослойных гетероэпитаксиальных струк!ур 81, СаТ2 и Со812, сформированных методом молекулярно-лучевой эпитаксии и созданию на их основе новых приборов полупроводниковой электроники, очевидна.

Цель диссертационной работы

Целью диссертационной работы является разработка и исследование физико-техноло!ических принципов создания многослойных гетероструктур на основе 81, СаР2и Со812 из молекулярных пучков в высоком вакууме, для создания новых и совершенствования известных полупроводниковых приборов электронной техники и функциональной электроники, с улучшенными эксплуатационными характеристиками.

Для достижения поставленной цели были определены направления исследований, которые обеспечивали решение следующих основных задач:

исследование и разработка низкотемпературных методов подготовки поверхности подложек для МЛЭ на основе комплексного воздействия УФ-излучения, химического окисления и травления в потоке паров в вакууме;

разработка методов эпитаксиального выращивания многослойных структур вУСаБг/З!, СаР2/Со812/81 и 81/Со812/81 из молекулярных пучков на поверхности вг (100) и исследования влияния особенностей этих методов на электрофизические свойства создаваемых гетероструктур;

разработка структур КНД с использованием диэлектрика СаР2 и создание на их основе новых типов КМОП транзисторов и КМОП ИС;

разработка структур СаР2/Со812/81 и создание на их основе новых типов комбинированных детекторов ионизирующих излучений;

разработка квантово-размерных гетероструктур типа 81/Со812/81 и создание на их основе баллистических транзисторов с металлической и проницаемой базой;

разработка конструктивно-технологических методов радиавдгонно-стимулированной модификации параметров гетероструктур СаР2/31 под воздействием электронного излучения, оптимизация их параметров для создания устройств опто- и микроэлектроники.

Достоверность экспериментальных результатов обеспечивается использованием современных методов и техники физического эксперимента, включая:

электронно-зондовые методы анализа в глубоком вакууме, включая Оже-электронную спектроскопию, вторично-ионную масс-спектроскопию, дифракцию быстрых электронов;

растровая электронная и оптическая микроскопия; компьютеризированная профилометрия микрорельефа поверхности; оптическая спектроскопия и фотометрия, включая Фурье-спектрометрию УФ-, видимого, и ИК-диапазонов;

микрозондовые методы анализа электрофизических параметров, включая холловские, Ван-дер-Пау, вольт-фарадные и вольт-амперные методы;

компьютеризированный сбор данных, моделирование и анализ полученных экспериментальных результатов.

Основные защищаемые положения

Конструктивно-технологические решения в области подготовки поверхности кремниевых подложек для МЛЭ на основе комплекса низкотемпературных методов, включающих УФ-излучение, химическое окисление и травление в потоке паров кремния в вакууме.

Конструктивно-технологические решения в области формирования методом МЛЭ субмикронных многослойных гетероструктур приборного качества типа БУСаРг/З^ СаБ2/Со812/81 и 8!УСо812/31 на поверхности в! (100).

Созданные и защищенные авторским свидетельством новые способ изготовления и конструкция КМОП ИС на основе гетероструктур типа КНД с использованием СаР2 в качестве межслойного диэлектрика, позволяющие существенно снизить трудоемкость изготовления КМОП ИС при одновременном улучшении их технико-экономических

параметров.

Созданные и защищенные авторским свидетельством новые способ изготовления и новая конструкция планарного интегрального комбинированного сцинтилляционного детектора ионизирующих излучений, на основе гетероструктур типа СаР2/Со812/81, позволяющие повысить эффективность, пространственное разрешение и чувствительность при регистрации излучений, снизить габариты и вес изделий.

Результаты экспериментальных исследований процессов эпитаксиального выращивания из молекулярных пучков в глубоком вакууме на поверхности 51(100) многослойных гетероструктур 81/СаР2/81; СаР2/Со812/81 и 81/Со812/81, - как основы создания новых приборных устройств и изделий микро-, нано- и оптоэлектроники.

Разработанные теоретические положения: математическая модель оптимизации и расчетно-экспериментальный метод контролируемого изменения коэффициента преломления и отражения тонких пленок СаР2/81 как функция энергии и дозы электронного облучения, разработанные по результатам машинного эксперимента и аппроксимирующие экспериментальные зависимости.

Расчетно-экспериментальный метод формирования высокоразрешающих микроструктур в слоях СаР2/8< под воздействием электронного облучения для создания перспективных устройств микро- и оптоэлектроники.

Научная новизна

Предложена и экспериментально обоснована технология подготовки поверхности подложек 81 для МЛЭ комбинированным воздействием жидкостной химобработки, УФ-облучения и травления в потоке паров 81.

Проведены экспериментальные исследования процессов формирования многослойных гетероструктур СаР2 и СоБЬ на поверхности 81(100) методами молекулярно-лучевой и твердофазной эпитаксии.

Предложены и реализованы новые конструкция и способ изготовления КМОП ИС и КМОП транзисторов на основе гетероструктур КНД

Предложены и реализованы новые конструкция и способ изготовления твердотельных комбинированных интегральных детекторов ионизирующих излучений на основе гетероэпитаксиальной структуры СаР2/Со812/81.

Выполнены исследования процессов формирования квантово-размерных

гетероструктур типа Э^Сс^/Б! для создания баллистических транзисторов с металлической и проницаемой базами.

Разработаны математическая модель оптимизации и расчетно-экспериментальный метод контролируемого изменения коэффициента преломления и отражения тонких пленок СаРг/^ от энергии и Дозы электронного облучения и предложено объяснение данного эффекта на основе эмпирической модели.

Экспериментально обоснована возможность создания высокоразрешающих микроструктур в слоях СаР2/81 под воздействием электронного облучения с низкими пороговыми значениями энергии.

Предложена новая концепция создания микроэлектронных устройств в едином вакуумном цикле на основе многослойных монокристаллических гетероструктур 81, СаБ2 и СоБЬ.

Практическая ценность работы

Разработана и внедрена технология подготовки поверхности подложек для МЛЭ комбинированным воздействием жидкостной химобработки, УФ-облучения и травлением в потоке кремния.

Спроектированы, изготовлены и внедрены технологический маршрут КНД КМОП ИС на основе гетероструктур ЪМС^^у

Спроектированы, изготовлены и внедрены комбинированные интегральные детекторы рентгеновского излучения, в т.ч. - в многоэлементном исполнении.

Даны рекомендации по использованию эффекта изменения коэффициента преломления и отражения тонких пленок СаБ^ для оптимизации параметров сцинтнляционных детекторов ионизирующих и УФ- излучений.

Разработана и реализована методика формирования высокоразрешающих микроструктур в слоях СаР2/81 под воздействием электронного облучения.

Внедрение результатов работы

Материалы диссертационной работы использованы в следующих организациях:

ОАО «Центральный научно-исследовательский технологический институт «Техномаш» - для разработки и изготовления КНД КМОП ИС;

МНПО «Спектр» - для разработки и изготовления детекторов рентгеновского излучения для малогабаритных сканирующих интроскопов;

Институт космических исследований РАН - для разработки бортовых детекторов ионизирующих и УФ-излучений для космической техники;

ФГУП НГГП «Пульсар» - для разработки перспективных типов КНД транзисторов

ОАО «Ангстрем» - для разработки элементов для перспективных типов радиационно-стойких КМОП ИС;

ФГУП ИФТП- для разработки и изготовления датчиков рентгеновского излучения для медицинской аппаратуры и систем рентгеновской томографии;

НИИ Ядерной физики им Скобельцына Д.В - для разработки многоэлементных полупроводниковых детекторов ионизирующих излучений;

ИРЭ РАН - для изготовления структур КНД транзисторов для перспективных СВЧ устройств;

ЗАО «Техномаш МТ» - для разработки перспективных оптоэлектронных устройств хранения информации, и разработки УФ-излучений;

НПФ «Промтехн» для создания многоэлементных детекторов ионизирующих и УФ-излучений специального назначения;

ЗАО «УралАлмазинвест» - для разработки многоэлементных структур УФ-детекторов и гетероструктур типа «алмаз/кремний» для электронных устройств специального назначения

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на XIX Всесоюзной конференции по эмиссионной электронике" (Ташкент, 1984); IV, VII и VIII Всесоюзном симпозиуме по фотоэлектронной эмиссии, вторично-электронной эмиссии и спектроскопии поверхности твердого тела (Рязань, 1986, Ташкент, 1990, 1991); 7-й Всесоюзной конференции по росту кристаллов (Москва, 1988); II и III Всесоюзном межотраслевом совещании "Тонкие пленки в электронике" (Москва-Ижевск, 1991, Москва-Йошкар-Ола, 1992); 3-м международном симпозиуме по измерениями и управлению в робототехнике (ISMCR-93, Турин, Италия, 1993); на Всероссийской научно-технической конференции «Микро- и наноэлектроника» (Звенигород, 2002); 247 -м международном по новым материалам для многофункциональных сенсорных применений (Германия, Мюнхен, 2000); П Всероссийской научно-технической конференции «Датчики и детекторы для АЭС» (Пенза, 2004); VII межведомственной

конференции по радиационной стойкости (Снежинск, 2004), конференции «Высокие технологии в промышленности России» (Москва, 2005).

Публикации

Всего по теме диссертации опубликованы 38 печатных работ, включающих 24 статьи в отечественных и зарубежных изданиях, 12 тезисов докладов; получено 2 авторских свидетельства на изобретения; кроме того материалы работы использованы в 4 НИОКР. Список основных работ приведен в конце настоящего реферата.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка цитированной литературы Она содержит 161 страницу текста, 108 рисунков и список цитируемой литературы из 177 наименований

Представленные в работе исследования выполнены в соответствии с планами научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ ОАО «ЦНИТИ «Техномаш», а также по научно-исследовательским темам и договорам: НИР «Логика», НИР «Микроэлектроника», НИР «Микроэлектроника-В», НИР «Лес», выполненных фундаментальных и прикладных иследований совместно с НИИ Космического приборостроения, Институтом космических исследований РАН, Институтом Физики полупроводников СО РАН; МНПО «Спектр», НИИ Интроскопии, Ташкентским политехническим институтом, Казахским Госуниверситетом, ЗАО «УралАлмазинвест», НПФ «Промтехн», ЗАО «Техномаш МТ», другими предприятиями и организациями.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность исследований в области конструктивно-технологических методов формирования многослойных гетероэпитаксиальных структур, включающих, помимо кремния, дифторид кальция как монокристаллический диэлектрик, и силицид кобальта как монокристаллический проводник, в условиях высокого вакуума из молекулярных пучков, в разработке и совершенствовании методов модификации и оптимизации электрофизических параметров исследуемых гетероструктур, созданию на их основе новых приборов и устройств полупроводниковой микро- и наноэлекгроники. Формулируется цель работы и основные задачи, решаемые для достижения поставленной цели; показана научная новизна и практическая ценность работы, перечислены основные научные результаты, выносимые на защиту; представлены результаты внедрения

разработанных конструкций, технологий и приборных структур для создания ряда перспективных электронных приборов и устройств

В первой главе проанализированы перспективные направления и возможности применения технологии МЛЭ для создания новых типов микроэлектронных приборов на основе монокристаллических многослойных гетероструктур, объединяющих в своем составе полупроводник (81), диэлектрик (СаР2), и проводник (Со812). Проведен анализ методов исследования формируемых гетероструктур, а также результатов применения МЛЭ для создания слоев СаР2 на и на подложках СаР2. Обосновывается использование СаБ2 для формирования многослойных гетероструктур. Рассмотрены критерии реализации методом МЛЭ гетероструктур на основе 81, к числу важнейших из которых относятся очистка поверхности подложки 81 в сочетании с оптимальными режимами роста Показано, что при выполнении данных условий становится возможным формирование монокристаллических гетероструктур в виде базовых комбинаций типа СаР2/81; Б1/СаР2; Со812/81; 81/СаР2/81, СаР2/Со812/81, которые могут быть основой для разработки ряда новых приборов микро- и опто-электроники, включая КНД МДП-транзисторы со структурой типа 81/СаР2/81 и 3-х мерных ИС, где СаР2 использован как межслойный диэлектрик; а также для новых типов МДП-транзисторов, где СаР2 может быть использован как подзатворный диэлектрик.

Табл.

Электрофизические параметры Со812, СаР2 и __

Материал, физические свойства Структура решетки Параметр решетки, ао (нм) Дао/аз» % ТКЛР, •106/град Прочее

(полупроводник) ГЦК алмаз 0,5431 0 2,5 Е§=1,12 эВ

СО812 (металл) ГЦК флюорит 0,5365 -1,21 15,4 Рзоок = 15 мкОмсм

СаР2 (диэлектрик) ГЦК флюорит 0,5464 +0,6 19 Е§=12,1 эВ; 6=6,8

Показано, что использование КНД-структур типа 81/СаР2/81 в сочетании с конструктивно-технологическими особенностями КМОП технологии и наличием обедненного приборного слоя Б1 обеспечивает возможность реализации новой конструкции и новой технологического маршрута КМОП ИС, что позволяет реализовать, помимо известных преимуществ КНД-структур, упрощение технологии при одновременной оптимизации технико-экономических параметров ИС Рассмотрены

возможности создания на основе гетероструктур типа «силицид-СаР2-5Ь> новых устройств микроэлектроники' комбинированных рентгеновских и УФ-детекторов, а также фотоггриемных интегральных структур с барьером Шоттки. Показано, что эффекты радиационно-стимулированной модификации слоев СаР2 обеспечивают возможность создания и оптимизации микроэлектронных устройств- рентгеновских и УФ-детекторов с оптически согласованными покрытиями; планарных интегральных фотоприемников; высокоразрешающего электронного резиста на основе СаР2. Показано, что при решении ряда технологических проблем, эпитаксиальные гетероструктуры З^СоБ^г/Б! могут быть использованы для разработки транзисторов с баллистическим переносом носителей. На основании проведенного анализа делается вывод о том, что актуальной научной и технологической задачей научного исследования является разработка конструктивно-технологических методов формирования базовых монокристаллических структур типа СаР^; 31/СаР2, Со812/81; 81/СаР2/&; СаР^С^^.

Во второй главе рассматриваются экспериментальное оборудование и аппаратура МЛЭ для выращивания многослойных гетероструктур СаР2/81; 8УСаР2, Со512/51; 51/СаР2/81; СаР2/Со812/81 и микрозондовые методы анализа их состава и структуры. Делается вывод о том, что для проведения исследований гетероструктур имеется достаточный набор аппаратуры для структурного, элементного и электрофизического анализа, включая электронно-зондовые методы: ОЭС, ВИМС, ДБЭ. Приводятся основные результаты работ по получению и компьютеризированной обработке данных анализа состава и гетероструктур. Формирование многослойных гетероструктур предъявляет жесткие требования к технологическому оборудованию, а также к подготовке атомно-чистой поверхности подложки. Критерием достаточной чистоты в большинстве случаев может служить отсутствие характерных энергетических пиков, соответствующих углеродным и окисным загрязнениям в Оже-спектрах от поверхности подложки. Разработана эффективная технология очистки поверхности 81, включающая комбинированную двухстадийную химобработку в аммиачном и буферном травителе, удаление ЭЮ2 в 2,5% растворе НР и финишная УФ-обработка (2 мин.) в специальном реакторе для формирования тонкого защитного окисла (1,5 нм). Затем защитный слой 8Ю2 удалялся в вакууме (1,3-10"8 Па) в слабом потоке пара при температурах 800-900°С (рис. 1, 2).

ь-- г \— Г-

1 1

- - Хи УФ моЕ -ое ¡работ работ ка ка 1 1

1 1

1

О 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 температура подложки, град.С

160

О 2 4 6 8 10 1 2 14 1 6 18 20 22 24 время экспозиции, мин

Рис 1 Зависимость толщины защитного БЮ2 от температуры отжига.

Рис 2.Зависимость толщины защитного

БЮг от времени экспозиции в пучке 5/.

Установлено что, УФ-облучение кремниевых подложек является эффективным средством очистки и пассивации поверхности

Рис 3. ДБЭ СаР2 (а) нагрев до 400°С, (б) - СаР2 (1x1) при 800 °С Подготовка и очистка поверхности СаТ2 включает операции химобработки и

термический отжиг в вакууме при 700-950°С, время отжига 20-60 мин (рис 3) Показана

возможность создания перспективного технологического оборудования замкнутого

вакуумного цикла полупроводникового микроэлектронного производства на основе

систем МЛЭ Для количественных оценок состава гетероструктур был разработан

вариант метода ОЭС с использованием коэффициентов элементной чувствительности, основанный на Оже-сигнале перехода ЬУУ 92 эВ 81, как внутреннем эталоне при исследованиях химического состава кремний-содержащих композиций.

Третья глава посвящена исследованиям по созданию методами МЛЭ и ТФЭ перспективных приборных композиций на основе 81, СаР2 и СоБЬ: Со812 /81 (100); Са!У(100)81; 81/СаР2 (100); Со8Ь/СаР2 (100); Э^СаРг/Э!; З^оБ^; 81/Со812/СаР2. Исследованы и определены режимы формирования гетероструктур Со812/81 (100).

Установлено, что в интервале температур 540-660°С (для МЛЭ), и 600-700°С (для ТФЭ), выращенные пленки имели высокое кристаллическое совершенство (рис.4).

Изготовлены структуры Со812/81 (100), причем при повышении температуры происходил структурный переход (100)Со8Ь (2хп) (100)Со812 (1x1). На основании данных ВИМС и анализа слоевого сопротивления предложена оценка коэффициента покрытия (0) подложки пленкой Со812 и получено выражение (1), связывающее коэффициента покрытия с интенсивностями Оже-сигналов 812и Со.

© = 3(1-15Д8,п)-(151/1со) (1)

Установлены режимы роста плёнок Со812/51, при которых происходит островковый

Рис. 4. ДБЭ Со&/57 (100) в интервале температур роста 540-660'С

Рис.5. ДБЭ СаГг (100) после Рис.б. Оже-профилъ пленки СаЕ^/Б^ЮО).

проведения отжига.

трёхмерный рост, что даёт возможность формирования микроотверстий на поверхности Со812 с размерами порядка десятков нм. Экспериментально установлены

режимы формирования гетероструктур СаР2/81 (100) с использованием тонкого буферного слоя (5-10) нм слоя кремния, осажденного при комнатной температуре (см рис 5,6) Получены гетероструктуры СаР2/81 с напряжением пробоя в среднем 106 В/см по данных ВФХ и 8=6,4

Со512/СаР2

а, 92 «V

время травления, мин

Рис 7 ДБЭ структуры Со312 _ „ „ , „ „. Ппп\г- с

на (ЮО)СаР Рис 8 Оже-профилъ структуры Сод^на (100)СаГ2

Исследованы и экспериментально определены режимы создания гетероструктур

Со5ъ на поверхности СаБ2 (100) методами ТФЭ и МЛЭ (рис 7) Для создания слоев

Со5Ь/СаР2 П00) (рис 9) использовался буферный слой аморфного 81 с последующей

МЛЭ монокремния при 500-550°С

Ожр-профипь структуры 5|/СаГ2/5|

ы

- СЛ-202 «V

шшя

лгжзгал*

время гра

Рис 9 Оже-профшь элементов в структуре Б1/СаР/{100)81

Рис 10 ДБЭ Б1/СаР2/ 5/ (100) при толщинах ¿7 более ~300 нм

Установлено, что ТФЭ Совь на СаР2 происходит при 600-650°С; критерием упорядоченного роста слоев является реконструкция поверхности подложки при МЛЭ и ТФЭ Исследованы и экспериментально определены режимы создания гетероструктур

81/СаР2/51 (рис 9, 10). Разработан и осуществлен процесс ТФЭ аморфных слоев Б^СаБг/З! (100), а также ТФЭ многослойной структуры 51/СаР2/81/СаР2/81 (100) при толщине каждого слоя в десятки нм Установлено, что процесс ТФЭ происходит с образованием промежуточной фазы. Исследованы и экспериментально определены режимы создания гетероструктур типа СаР2/8ЦЮ0) и 81/СаР2. Были выращены структуры СаР2/81(100) и 81/СаР2/81 (100) Установлено, что разработанная технология позволяет выращивать структуры 81/СаР2/81 (100) с высокой степенью кристаллического совершенства 81 Разработан процесс ТФЭ аморфных слоев 81/СаР2/Б1 С100) при комнатной температуре подложки

Рис 11 Оже-профиль сформированной структуры Рис 12. ДБЭ Со81/8г (100)

Исследованы и экспериментально определены режимы создания гетероструктур 81/Со812/81 (100) (рис 11,12) для разработки баллистических транзисторов с металлической и проницаемой базой Исследованы и экспериментально определены режимы создания гетероструктур 81/Со812/СаР2 (рис.13, 14). На основании анализа экспериментальных данных установлены режимы при которых происходит островковый трёхмерный рост плёнок Со812 Применение структуры с повышенной плотностью микропроколов в пленке силицида обеспечивает практическую возможность формирования базового слоя транзистора с проницаемой базой на основе структуры 81/Со812/81 не методами литографии, а регулировкой режимов роста.

время травления, мин

лез «м»

134, ас. «Г ХС.

Рис 13 Оже-профшь эпитаксиалъной структуры Рис 14 ДБЭ структур

Б^СоЗг/СаРг 31/СоБ12/СаР2.

В четвертой главе приводятся результаты исследований по модификации

электрофизических параметров гетероструктур на основе 81, СаР2 и Со812 с целью обеспечения дополнительных технологических возможностей при создании перспективных изделий микро- и оптоэлекгроники. Расчетными и экспериментальными методами показано, что воздействие электронного облучения на структуру СаР2/81, приводит к электронно-стимулированной десорбции фтора с поверхности СаР2 по механизму (2), - с формированием в СаР2 водорастворимого слоя, обогащенного кальцием.

СаБ2 + е-> Са-> Са+ 02-> СаО-> СаО+ Н20-> Са(ОН)2

5-юа

Ю

юЧ

(2)

Рис 16 Фото РЭМ экспонированной области СаР^Бг

20

40

бО вО ЮО кЬ

Рис. 17 Зависимость критической плотности тока электронного пучка от энергии для удаления СаР2/Б1

Экспериментально показано (рис.16), что слои СаР2/81 могут использоваться в

качестве высокоразрешающего электронного резиста для субмикронной литографии, путем проявления облученного участка СаР2/81 в воде и формирования таким образом прецизионных микроструктур. Установлено, что критическая плотность тока по данным ОЭС для проявления СаР2/81 составляет (1-3)-105 А/м2 при энергии пучка 10 кВ (рис 17). На основании экспериментов получены зависимости (Б) коэффициента преломления (п) СаР2 от дозы электронного облучения Б (рис.18) и сделаны выводы относительно зависимости глубины проникновения электронов в СаР2 от энергии с!=Г(Е) при воздействии электронного облучения на слои СаР2/8ь

2,3

С

2,0 и

■"»""/^ о 12 3)

Рис 18 Зависимость коэффициента преломления (п, слева) и коэффициента отражения (Я, справа) СаР/Бг от дозы электронного облучения (О)

Установлено, что при облучении поверхности СаР2 электронами низких энергий (310 кэВ), его коэффициент преломления изменяется в зависимости от дозы облучения электронами в соответствии с эмпирическим соотношением (3):

Ы(Б)=0,6 "Лэ+1,4 (3)

Изменение коэффициента преломления и отражательной способности пленок Сар2

от дозы электронного облучения позволяет согласовывать оптические параметры разнородных материалов на границе раздела сред в планарных структурах Эффект был практически использован для создания и оптимизации параметров новых интегральных монолитных

гетероэпитаксиальных комбинированных детекторов ионизирующих излучений с внутренним отражающим слоем на основе

Рис 19 Структура МДП транзистора на основе БИСаР^

гетероструктур СаР2/Со812/81.

В пятой главе приводятся результаты исследований практического применения гетероэпитаксиальных композиций на основе 81, СаР2 и Со812 для создания перспективных изделий а приборных структур микро- и опто- электроники. Эпитаксиальные слои СаР2 использованы в качестве межслойного диэлектрика для формирования транзисторных КНД-структур 81/СаР2/81 (рис.19) Подвижность электронов в приповерхностном слое 81 составила от 450 до 600 см2/В'с (рис.20). Измерения и расчеты показывают, что быстродействие структуры может составлять до 2

Рис. 20 Вольтамперные характеристики (111=^У(15) тестовых КНД-транзисторов на

основе 81/СаР2/81

Толщина слоя СаР2/81 составляла от 100 до 500 нм, толщина верхнего слоя 81 составляла от 50 до 300 нм. Структуры формировались путем выращивания СаР2 на исходной 81(100)-подложке с с последующим наращиванием эпитаксиального 81 на поверхность СаР2/81 (100). Разработана оригинальная технология и конструкция нового типа КНД КМОП транзисторов со сверхтонкими слоями (менее 100 нм) подзатворного СаР2 и тонкого Бьслоя, работающего в режиме полного обеднения (рис.21).

Рис 21 Структура разработанного КНД КМОП транзистора

Рис 22. КНД КМОП ИС на основе

Впервые предложены и реализованы новые конструкция и новый способ

изготовления КМОП ИС и КМОП транзисторов с кольцевым затвором на основе структур КНД БУСаРг/Э!, упрощающие техпроцесс и повышающие технико-экономические параметры КМОП ИС и КМОП транзисторов Разработаны конструкция и маршрут КНД МДП структур на основе 81/Сар2/81 с затвором на основе СоБЬ и подзатворным СаР2 (5-8 нм) (рис.22), что является одной из первых попыток в направлении создания трехмерных гетероэпитаксиальных КНД ИС

——^

Рис 23 (а). Схематический разрез структуры Рис 23 (б). Схематический разрез ДИИ на основе СаР2/Со812/81 для малых структуры ДИИ на основе СаР2/Со812/81

энергий ИИ. для больших энергий ИИ.

Разработана оригинальная технология и конструкция нового вида

комбинированных детекторов ионизирующих излучений (ДИИ) на основе

гетероструктур СаР2/Со812/81 (рис.23,24), включающие в свой состав

гетероэпитаксиальный УФ-фотоприемник с полупрозрачным барьером Шоттки на

основе СоБ!^ и сцинтиллятор на основе беспримесного или активированного

монокристаллического СаР2.

Рис 24 Матричный детектор УФ/БУФ - излучения На базе разработанного ДИИ

Рис 25 ДИИ с внутренним антиотражающим слоем СаР2 предложена конструкция нового типа

многоэлементного ДИИ на основе структур СаР2/Со8ь/81 (рис 24). Разработана технология и конструкция ДИИ с антиотражающим внутренним слоем СаР2 (рис 25)

Изготовлены гетероструктуры 81/00812/81 для баллистических транзисторов с проницаемой и металлической базой (рис.26-28).

А1

СоБЬ

Рис. 26 Схема ТПБ на основе Рис 27 Схематическое изображение

ЗУСо&УЛ". изготовленной структуры ТМБ.

Рис.28. Фото РЭМ сформированной Рис 29 ВАХ (1с=/(УсЬ/1е) структуры

меза-структуры ТМБ 5г/СоЛУ5г (Со&2=75 нм.

На основе разработанных структур изготовлены макеты ТПБ и ТМБ, на которых получен транзисторный эффект, и выполнены измерения ВАХ (рис.29) и основных электрофизических параметров. На основе результатов проведенных исследований управления процессом формирования морфологии гетероструктур 81/Со312/51 и обеспечения островкового трёхмерного роста СоБ^г предложен способ изготовления ТПБ путем регулировки температурного режима роста и формирования в Со812 естественных проколов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ (ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ)

В заключение работы приведена общая характеристика работы и основные выводы по результатам диссертации:

1. Разработана комбинированная технология подготовки поверхности подложек 81 для МЛЭ при воздействии двухстадийной химобработки в аммиачном и буферном

травителе, удалении 8Ю2 в растворе НР, УФ-облучения (2 мин.) для формирования тонкого защитного ЯЮ2 (1,5 нм) и его удаления в вакууме (1,3-10"8 Па) в слабом потоке пара при температурах 800-900°С.

2. Проведены экспериментальные исследования процессов формирования многослойных гетероструктур и перспективных приборных композиций на основе СаБ2 и Со812- Со512 /81 (100); СаР2/(100)51; Б1/СаР2 (100); Со812/СаР2 (100); 81/СаР2/81; 81/Со812/81; 81/СоБ12/СаР2 методом МЛЭ. Исследованы и определены режимы формирования гетероструктур приборного качества, с резкими переходами на границах раздела и высокой степенью кристаллического совершенства слоев.

3 Предложены и реализованы новые конструкция и способ изготовления КМОП ИС и КМОП транзисторов с кольцевым затвором на основе структур КНД и гетероструктур 81/СаР2/81, работающих в режиме полного обеднения, упрощающие техпроцесс и повышающие технико-экономические параметры КМОП ИС и КМОП транзисторов.

4. Разработана оригинальная технология и конструкция нового типа КНД КМОП транзисторов со сверхтонкими слоями (менее 100 нм) подзатворного СаР2 и тонкого Бь слоя для КМОП КНД ИС.

5. Разработаны оригинальная технология и изготовлены принципиально твердотельные комбинированные интегральные детекторы ионизирующих излучений, обеспечивающие повышение чувствительности, улучшенное пространственное разрешение, и снижение общих габаритов устройств на их основе, - на основе структуры СаР2/Со812/81 и включающие в свой состав гетероэпитаксиальный УФ-фотоприемник с полупрозрачным барьером Шоттки на основе Со312/31 и сцинтиллятор на основе беспримесного или активированного СаР2.

6. Разработаны технология формирования квантово-размерных гетероструктур типа 81/Со812/81 для создания баллистических транзисторов с металлической и проницаемой базами, в которых получен транзисторный эффект Предложен способ изготовления ТПБ путем регулировки режимов формирования в СоЭ12 естественных проколов

7 Разработаны модель оптимизации и расчетно-экспериментальный метод контролируемого изменения коэффициента преломления п=£ (Г>) и отражения К. тонких пленок СаР2/81 от энергии и дозы электронного облучения, что позволяет согласовывать оптические параметры материалов за счет контролируемого изменения коэффициента

отражения и преломления CaF2 на границе раздела сред в планарных структурах. Предложено объяснение данного эффекта на основе эмпирической модели

8. Экспериментально обоснована возможность создания высокоразрешающих микроструктур и новых микроэлектронных устройств в слоях на основе CaF2/Si под воздействием электронного облучения с пороговыми значениями энергии 10 кВ и критической плотностью тока (1-3)-105 А/м2.

9. Предложен и экспериментально обоснован вариант метода количественного Оже-анализа кремнийсодержащих гетероструктур - с использованием Si в качестве внутреннего эталона.

10. Предложена новая концепция создания микроэлектронных устройств в едином вакуумном цикле по технологии и на базе систем МЛЭ на основе многослойных монокристаллических гетероструктур Si, CaF2 и CoSÏ2-

Весь экспериментальный материал получен автором лично. Научные руководители А.Ю. Митягин и В.Д.Житковский принимали участие в постановке задачи, в анализе полученных результатов, редактировании работы и научных статей. Автор выражает им глубокую благодарность за помощь и неизменную поддержку. Автор высказывает благодарность коллегам по работе; заместителю генерального директора ОАО «Ангстрем» Калинину А.В. - за ценные идеи в области новых технологий и оригинальных конструкций устройств микроэлектроники; к.т.н. Озерову А.Г. - за инициативы и помощь при постановке ряда экспериментов; к.ф.м-н. Жирнову В.В. - за новые идеи по расчетам оптических покрытий на основе электронно-модифицированного флюорита. Автор также выражает признательность зав. лабораторией, д.ф.м.-н. Самойловичу М.И. - за помощь и советы при редактировании рукописи диссертации, зав. лабораторией, д.т.н. Белянину А.Ф. - за помощь при подготовке ряда публикаций и участии в конференциях.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Алтухов А.А., Иванов В.В., Митягин А.Ю., Черевацкий Н.Я. Кремний как внутренний стандарт при количественных исследованиях химического состава кремнийсодержащих соединений //Тезисы докладов ХГХ Всесоюзной конференции по эмиссионной электронике. - Ташкент, 1984. - (секции 3,4,5) - С.119

2. S.V.Vasil'ev, N.N.Gerasimenko, A.A.Altukhov, V.V.Ivanov, Impurity migration in silicon during platinium silicide formation //Physica Status Solidi (a). - 1986. - Vol. 96. - P. kl63-kl67.

3. Нормурадов Н.Т, Ташатов А.К., Иванов В.В , Алтухов A.A. Количественный оже-анализ ионно-имплантированных слоев Si и SiOj // Тезисы докладов IV Всес.симп. по фотоэлектронной эмиссии, вторично-электронной эмиссии и спектроскопии поверхности твердого тела. - Рязань - 1986.- С. 168

4 Алтухов A.A., Житов В.В, Митягин А.Ю., Черевацкий Н.Я. Влияние ионной бомбардировки на количественный анализ при Оже-профилировании (на примере В, Р, As в Si) /Тезисы докладов IV Всес. симп по фотоэлектронной эмиссии, вторично-электронной эмиссии и спектроскопии поверхности твердого тела. - Рязань. - 1986.-С.181.

5 Алтухов A.A., Иванов В.В, Герасименко H.H., Васильев С.В. Миграция легирующей примеси в кремнии в процессе формирования моносилицида платины // Спец. техника средств связи, сер. ТПО, научно-техн.сб., вып.1.- 1987.- С.120-124.

6 Озеров А.Г., Алтухов A.A., Иванов В В., Титова Е.А. Подготовка поверхности кремния при молекулярно-лучевой эпитаксии //научно-техн.сб «Техника средств связи», серия ТПО. - вып.1, - 1987,- С.111-114.

7. Озеров А.Г., Алтухов A.A., Иванов В.В , Титова Е.А. Формирование рельефа в эпитаксиальных слоях фторида кальция сканирующим электронным пучком // Спец. техника средств связи, сер ТПО, научно-техн. сб. - Выл 1 - 1987. - С. 115-И 9.

8. Озеров А.Г., Алтухов А.А, Иванов В.В., Митягин А.Ю. Эпитаксиальные структуры кремний-диэлектрик-кремний, полученные методом МЛЭ //научно-техн.сб. «Техника средств связи». - серия ТПО, вып.1. - 1988 - С.21-24.

9 Алтухов A.A., Озеров А.Г., Иванов В.В., Калинин A.B., Гуляев А.Ю. Использование установок МЛЭ для построения систем замкнутого технологического цикла в вакууме //Техника средств связи, сер. ТПО, научно-техн. сб.- 1988.- Вып.1.-С. 16-20.

10. Алтухов A.A., Озеров А.Г., Иванов В.В., Митягин А.Ю. Исследование структур кремний-флюорит-кремний, полученных методами МЛЭ и ТФЭ //Материалы 7-й Всесоюзной конференции по росту кристаллов, Москва. - 1988. - Т.4.- С.24-25.

11. Алтухов A.A., Жирнов В.В. Исследование электронно-стимулированной десорбции фтора в эпитаксиальных слоях флюорит-кремний/ЛГехника средств связи, сер. ТПО, научно-техн. сб..- Вып.1. - 1989. - С.71-76.

12. Алтухов A.A., Озеров А.Г., Иванов В.В., Агаханова Л.С., Наживина Л.Н., Шинкаренко В Я. Электронно-резистивные свойства эпитаксиальных пленок CaF2 на Si //научно-техн сб. «Техника средств связи». - серия ТПО - вып.1 - 1989. - С.77-80.

13. Авторское свидетельство № 1554687. Способ изготовления структур комплементарных полевых транзисторов с кольцевым затвором /Калинин A.B.; Иванов В .В., Атгухов A.A.- H01L 21/82,- зарегистрировано 01.12.1989г

14. Алтухов A.A., Митягин А.Ю., Нормурадов М.Т., Озеров А.Г Воздействие электронного облучения на свойства поверхности эпитаксиального флюорита //VII Симпозиум по вторичной электронной, фотоэлектронным эмиссиям и спектроскопии поверхности твердого тела - Ташкент. - 1990 -С.37-38.

15. Атгухов A.A., Жирнов В.В., Иванов ВВ., Раббимов Э.А. Применение УФ-излучения для подготовки поверхности кремния перед молекулярно-лучевой эпитаксией //VII Симпозиум по вторичной электронной, фотоэлектронным эмиссиям и спектроскопии поверхности твердого тела. - Ташкент. - 1990. - С.151-152.

16. Жирнов ВВ., Алтухов А.А, Митягин А.Ю , Шинкаренко В.В. Эпитаксиальные гетероструктуры CoSi2/CaF2 (100) и Si/CoSi2/CaF2 (100) //VII Симпозиум по вторичной электронной, фотоэлектронным эмиссиям и спектроскопии поверхности твердого тела /Ташкент.- 1990. - С. 153-154.

17. Алтухов A.A., Жирнов В.В., Житковский В.Д., Иванов В.В. Исследование поверхности эпитаксиальных слоев CoSi2/Si (100), полученных методами молекулярно-лучевой и твердофазной эпитаксии» //VII Симпозиум по вторичной электронной, фотоэлектронным эмиссиям и спектроскопии поверхности твердого тела. - Ташкент. -1990. -С.155-156.

18. Озеров А.Г, Алтухов A.A., Иванов В.В, Митягин А.Ю., Муравьев Э.Н., Орловский В.П., Тананаев И.В. Молекулярно-лучевая эпитаксия фторидов металлов на полупроводниках. //Известия Академии Наук СССР, серия Неорганические материалы.-1990.- Т.26, № 9. - С.1797-1808.

19. Алтухов A.A., Житковский В.Д., Жирнов В.В , Иванов В.В. Твердотельный детектор ионизирующих излучений, изготовленный по технологии МЛЭ //Техника средств связи, сер. ТПО, научно-техн. сб., Вып.З. - 1990. - С.25-28.

20. Алтухов A.A., Жирнов В.В., Соколов Н.С., Эгамбердиев Б.Э. Молекулярно-лучевая эпитаксия приборных гетероструктур на основе кремния //Тезисы докладов совещания «Кремний-90». - 1990 .- С.81-83.

21 Белянин А.Ф, Житковский В.Д., Пащенко П.В., Алтухов A.A. Формирование методом магнетронного ВЧ-распыления пленок системы Bi-Sr-Ca-Cu-O, обладающих ВТСП//Техника средств связи, сер. ТПО, научно-техн. сб. вын.5. - 1990. - С.50-54.

22. Алтухов A.A., Жирнов В.В. Анализ морфологии и стехиометрии пленок CoSi/Si(100), полученных методами ТФЭ и РЭ //Материалы П-го Всесоюзного межотраслевого совещания "Тонкие пленки в электронике", - Москва-Ижевск. - 1991, С.15-22.

23. Алтухов A.A., Иванов В.В., Митягин А.Ю., Б.Э.Эгамбердиев Создание детекторов ионизирующих излучений на основе эпитаксиальных гетероструктур CaF2 /CoSi2/ Si //Узбекский физический журнал, №3,-1991. - С. 82-85.

24. Алтухов A.A., Жирнов В.В., Житковский В.Д. Изменение оптических свойств флюорита при электронном облучении //Материалы П-го Всесоюзного межотраслевого совещания "Тонкие пленки в электронике",- Москва-Ижевск. - 1991. - С. 60-64.

25. Жирнов В.В., Житковский В Д., Алтухов A.A. Эпитаксиальные комбинации Si,CaF2 и CoSi2 //Материалы 2-го межрегионального совещания «Тонкие пленки в электронике», Москва-Йошкар-Ола. - 1992. - С.6-13.

26. Авторское свидетельство № 1748528 Монолитный детектор ионизирующих излучений» /Алтухов A.A., Ломова Т.Б., Житковский В Д., Иванов B.B.// G 01 Т 1/20, Н 01 L 31/04.-зарегистрировано 15.03.1992.

27. Алтухов A.A., Иванов В.В., Гутов B.C., Эгамбердиев Б.Э. Исследование электронно-стимулированной десорбции фтора в эпитаксиальных слоях флюорит-кремний //Тезисы докладов Ш Всесоюзного совещания по глубоким уровням в полупроводниках».- 1992. - С.64-65.

28. Алтухов A.A., Эгамбердиев Б.Э. Применение МЛЭ для создания структур диэлектрик-кремний и кремний-диэлектрик-кремний /Тезисы докладов Международной конференции. - Новосибирск.- - Т.4.- 1992. -С.137-140.

29 Алтухов А.А, Иванов В.В, Эгамбердиев Б Э. Создание твердотельного полупроводникового детектора ионизирующих излучений методом МЛЭ //Тезисы докладов Международной конференции. Новосибирск, т.4. - 1992. -С.141-146.

30. Алтухов A.A., Иванов В.В., Эгамбердиев Б.Э. Создание твердотельного полупроводникового детектора ионизирующих излучений методом МЛЭ /Тезисы докладов Международной конференции. Новосибирск. Т.4.- 1992. - С.141-146.

31. Алтухов A.A., Жирнов В.В., Эгамбердиев Б.Э. Морфология и стехиометрия пленок CoSi2/Si (100) //Узбекский физический журнал,- №4,- 1993. - С.И.

32. A.A.Altukhov, V.D.Jitkovsky, P.V.Gladkov. Development of a new type solid state radiation detector based on multilayered epitaxial semiconductor's structures //Materials of Third International Symposium on Measurements and Control in Robotics. - September 21-24 -1993.-Torino. Italy.

33. Алтухов A.A., Житковский В.Д., Митягин А.Ю., Гарин Б.M., Клочкова A.M. СВЧ-транзисторы с металлической и проницаемой базами на основе Si/CoSi2/Si гетероструктур //Материалы Всероссийской научно-технической конференции «Микро-и наноэлектроника» (МНЭ-2001), Звенигород. Т 1.-2001,- 03-2.

34. A.A. Altukhov, В.М. Garin, A.M. Klochkova., A.Yu. Mityagin, Radiation Detector Matrix Based on MBE Structure //Physica Status Solidi (a). - 2001,- 185,- #1. - P. 191-194.

35. Житковский В.Д., Алтухов A.A., В.Д., Митягин А.Ю. Структуры КНД КМОП ИС на основе эпитаксиальных слоев Si/CaF2/Si //Сборник научных трудов, Международная Академия Информатизации, отд. «Электронные технологии и информатизация в народном хозяйстве». - 2001. - С.39-45.

36. Алтухов A.A., Митягин А.Ю. Перспективные структуры «кремний на диэлектрике» КМОП ИС на основе эпитаксиальных слоев Si/CaF2/Si //Микроэлектроника, Т.30, №2. - 2001. - С. 113-118.

37. Алтухов A.A., В.Д.Житковский, А.Ю.Митягин, Л.А.Поморцев. Кремниевые нанотранзисторы //Системы и средства связи, телевидения и радиовещания. - №1-2,. М. -2005.-С.70-71.

АЛТУХОВ АНДРЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

Разработка и исследование физико-технологических принципов создания микроэлектронных устройств на основе планарных многослойных гетероэпитаксиальных структур 31, СаГ2 и (^¡г, сформированных методом молекулярно-лучевой эпитаксии

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Лицензия ПЛД №53-472 от 30.07.99

Подписано в печать__.200_ Формат 64x84/16

Бумага офсетная. Усл. печ. л. 1,0 Тираж 100 экз. Заказ_

Отпечатано в ОАО «ЦНИТИ «Техномаш», 121351, г Москва, ул. Ивана Франко, д.4

M 7 0 5 1

РНБ Русский фонд

2006-4 11596

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ

ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Применение молекулярно-лучевой эпитаксии для создания новых типов приборных гетероструктур микроэлектроники

1.1. Введение.

1.2. Структуры типа «кремний-на-диэлектрике» 27 1.2.1. Выбор материалов для формирования диэлектрических слоев

1.3. Выбор материала для формирования проводящих слоев

1.4. Создание многослойных приборных гетероструктур

1.4.1. Новые приборные гетероструктуры с использованием комбинаций полупроводник - диэлектрик-металл

1.4.2. Структуры 81/СаР2/81 для КНД- транзисторов и КМОП ИС

1.4.3. Детекторы электромагнитных и ионизирующих излучений

1.4.4. Транзисторы с баллистическим переносом носителей

1.5. Требования к аналитическим методам

В настоящее время полупроводниковая интегральная микроэлектроника занимает, без сомнения, лидирующее место среди высоких технологий XXI века. Однако, вследствие практически предельных возможностей существующих технологий и параметров традиционных материалов, важной задачей является разработка и внедрение новых конструктивно-технологических решений в этой области и поиск новых материалов. Актуальным направлением является переход к использованию многослойных, в том числе, - квантово-размерных гетероструктурам на кремниевой подложке, как альтернатива традиционным объемным материалам, структуры с баллистическим переносом носителей и квантовыми ямами. Идеальным вариантом для создания многослойных и квантово-размерных структур на основе кремния могло бы быть применение монокристаллических материалов с близкими к кремнию и между собой кристаллографическими параметрами, что обеспечивало бы формирование более структурно-совершенных слоев и снижение плотности дефектов на границах раздела.

Одной из наиболее перспективных технологий для формирования многослойных квантово-размерных структур является молекулярно-лучевая эпитаксия (МЛЭ), которая позволяет формировать в условиях глубокого вакуума (К)"10 - 10"11 Topp) из молекулярных пучков совершенные монокристаллические пленки сверхмалой толщины, а также многослойные композиции, объединяющие в своем составе материалы с противовоположными электрофизическими свойствами, в т.ч. металлы, диэлектрики и полупроводники. В настоящее время технология МЛЭ широко используется для создания новых полупроводниковых комбинаций и многослойных композиций на основе слоев элементарных (Si, Ge) и многокомпонентных (А3В5 и АгВб, их тройных и четверных соединений) полупроводниковых материалов. Это обеспечивает улучшение технических параметров устройств микроэлектроники, дает возможность изготовления на единой подложке как кремниевых ИС, так и сопряженных с ними оптоэлектронных, детекторных и акустоэлектронных приборов, что расширяет функциональные возможности электронных устройств. Практическая реализация таких структур позволит изготовлять на их основе целый ряд теоретически предсказанных ранее приборов интегральной микроэлектроники, а также целый ряд новых устройств. Одной из перспективных разработок в этой области является технология «кремний-на-диэлектрике» (КНД), в которой используется формирование активных элементов ИС в объеме тонкого кремниевого слоя на диэлектрической (сапфир, 8102, 81зК4) подложке или промежуточном диэлектрическом слое. Использование КНД-структур в сочетании с конструктивно-технологическими особенностями ИС обеспечивает эффективные возможности улучшения важнейших электрофизических и технико-экономических параметров современных КМОП ИС, в т.ч. улучшенные показатели энергопотребления, быстродействия, и радиационной стойкости.

Систематические исследования возможностей применения МЛЭ для создания многослойных композиций и гетероструктур на основе кремния, начались в конце 70-х годов (США), а первые работы по МЛЭ дифторида кальция и силицида кобальта начались в начале 80-х годов (США, Япония, Франция и др.). В нашей стране исследования по МЛЭ начались несколько позже - в первой половине 80-х годов: пионерами были коллективы ИФП СО РАН (Стенин С.И., Пчеляков О.П. и др.), МНИИРМ (Минск), ЛФТИ (Алферов Ж.И., лаборатории Копьева П.С., группа Соколова Н.С.), ИРЭ (коллективы Дворянкина В.Ф., Митягина А.Ю., Мокерова В.Г), НИИ МЭ и НИИФП (Зеленоград), ФГУП «НПО Орион» (Осадчев Л.А.), ЦНИТИ (Житковский В.Д.), ИПТМ (Вяткин А.Ф.), ИОФАН и ФИАН (все - г.Москва) и другие ученые. Для этих целей были созданы и применялись различные экспериментальные МЛЭ системы, позднее в ИФП СО РАН (под руководством Стенина С.И.), были успешно разработаны первые отчественные промышленные системы типа «Обь», «Ангара, «Катунь»; несколько позднее рядом предприятий были приобретены современные технологические системы (в основном пр-ва фирмы ф. ISA Riber, Франция). Однако, высокая стоимость и сложность технологических и аналитических узлов систем МЛЭ, в целом не позволили наладить комплексные исследования в этой области. Немаловажно и то, что экспорт таких систем находился под строгим экспортным контролем. В настоящее время развитием направлением МЛЭ и разработкой многослойных квантово-размерных гетерокомпозиций в мире занимаются около сотни научных коллективов. Зарубежными фирмами разработаны новые и усовершенствованные образцы промышленных систем МЛЭ. В России, после резкого кризиса середины 80-х - начала 90-х годов, постепенно восстанавливается и развивается отечественная научно-технологическая база, расширяются научные исследования. Признанием заслуг российских ученых в области физики многослойных квантовых гетероструктур стало присуждение Нобелевской премии директору ЛФТИ академику РАН Алферову Ж.И.

Инициатива создания научно-технологического направления разработки МЛЭ планарных многослойных гетероэпитаксиальных структур кремния, фторида кальция и силицида кобальта принадлежит коллективу ученых ОАО ЦНИТИ «Техномаш», работающих под руководством генерального директора профессора Житковского В.Д. В настоящее время эти разработки ведутся совместно с компанией «УралАлмазинвест». При этом условно можно выделить два класса (направления) разработок и исследований:

- разработка самих планарных многослойных гетероэпитаксиальных структур на основе кремния, фторида кальция и силицида;

- создание новых микроэлектронных устройств на основе созданных гетероструктур.

В настоящее время основные усилия разработчиков направлены как на создание высококачественных и совершенных многослойных эпитаксиальных гетероструктур, включающих кремний, силициды и фториды, так и на поиск, разработку и оптимизацию новых конструкций полупроводниковых микроэлектронных приборов, реализуемых на основе таких гетероструктур.

Исследованиям в области разработки конструктивно-технологических решений и физических основ МЛЭ эпитаксиальных гетероструктур, включающих кремний, а также эпитаксиальные фториды и силициды, посвящены работы Соколова Н.С., Пчелякова О.П., Жирнова В.В. Полученные ими результаты позволили сформировать научные основы применения метода МЛЭ для формирования гетероструктур на основе данных материалов, предложить новые подходы к методам исследования кинтетики процесса роста и фазообразования на отдельных стадиях процесса МЛЭ. Ими были рассмотрены влияние термодинамических и кристаллографических факторов на основные закономерности формирования слоев кремния и дифторида кальция при МЛЭ и ТФЭ, проведен анализ кинетики и взаимного влияния фаз процесса роста в условиях высокого вакуума на структуру и электрофизические параметры гетероструктур и эпитаксиальных силицидов кобальта и никеля. Однако, в упомянутых выше работах не были решены ряд важных научно-технических задач, имеющих прикладной характер, и связанные с созданием гетероструктур приборного качества, исследованием возможностей их применения для реализации новых устройств микроэлектроники, изучением влияния режимов процесса МЛЭ на электрофизические параметры устройств, а также исследованиям по созданию оптимальных низкотемпературных методов подготовки подложек для МЛЭ. Кроме того, применительно к задачам создания гетероструктур приборного качества и их практическому применению для реализации новых устройств микроэлектроники, включая МЛЭ структуры КНД с использованием флюорита в качестве межслойного диэлектрика, исследования почти не проводились и/или не носили системного характера.

Кроме этого, требуют дальнейшего развития теоретические положения по оптимизации и согласованию оптических параметров разнородных структур с учетом различных коэфициентов отражения-преломления и связанных с ними потерь индуцированного излучения на границах раздела оптических сред типа «флюорит-кремний-силицид», оказывающих существенное влияние на характеристики и качество планарных интегральных детекторов коротковолновых и ионизирующих излучений в целом. Сведения о таких работах в литературе практически отсутствуют. Таким образом, необходимость и актуальность исследований в области разработки и исследования конструктивно-технологических методов формирования методом МЛЭ многослойных эпитаксиальных гетероструктур, включающих кремний, монокристаллический дифторид кальция и силицид кобальта, очевидна.

Используемые сегодня конструктивно-технологические методы создания многослойных гетероструктур, например, таких как КГЩ, не лишены ряда трудноустранимых недостатков:

- не оптимальным и дорогим вариантом остаются методы и гетероструктуры КНС («кремний-на-сапфире»), в т.ч по причинам невозможности реализации многослойных типов ИС, а также ввиду ограничений по использованию для других полупроводниковых композиций;

- 81МОХ-технология и ее модификации для своей реализации требуют сложного и дорогостоящего оборудования, высоких температур отжига имплантационных дефектов, вызывают остаточные радиационные и механические нарушения в слое кремния, а также неприменимы для реализации многослойных типов ИС и других полупроводниковых материалов. ,

Оптимальным вариантом для создания многослойных и квантово-размерных структур могло бы быть применение монокристаллических материалов с близкими к Б! кристаллографическими параметрами, что обеспечивало бы формирование структурно-совершенного слоя и отсутствие дефектов на границах раздела, а также обеспечило бы создание ряда новых устройств.

Целью диссертационной работы является научное обоснование конструктивно-технологических разработок многослойных квантово-размерных гетерокомпозиций приборного качества на основе кремния, дифторида кальция и силицида кобальта, формируемых из молекулярных пучков в условиях высокого вакуума и научное обоснование создания на основе разработанных гетероструктур новых перспективных приборов и приборных устройств микро-, нано- и оптоэлектроники, Диссертационная работа направлена на: разработку новых конструктивно-технологических методов формирования сложных многослойных гетероструктурных композиций приборного качества, включающих монокристаллические слои 81, Сар2 и

Со812; повышение электрофизических параметров и качества многослойных полупроводниковых гетероструктур за счет использования кристаллографически оптимальных композиций, включающих Сар2 и Со812 при их осаждении из молекулярных пучков в условиях высокого вакуума; поиск возможностей создания новых и совершенствования известных типов приборов полупроводниковой микроэлектроники за счет использования качественно новых электрофизических свойств создаваемых гетероэпитаксиальных композиций; повышение качества полупроводниковых приборов и их конструктивных элементов за счет использования новых методов модификации и оптимизации электрофизических параметров составных слоев исследуемых гетероструктур;

Предметом исследования диссертационной работы являются: конструктивно-технологические методы формирования многослойных гетероструктур, включающих 81, СаР2 и Со812, в условиях высокого вакуума из молекулярных пучков, методы модификации и оптимизации электрофизических параметров формируемых гетероструктур, новые перспективные полупроводниковые приборы и устройства электронной техники на основе многослойных полупроводниковыъ гетероструктур,

Научная проблема диссертационного исследования формулируется следующим образом: разработка конструктивно-технологических методов формирования многослойных гетероструктур, включающих 81, Са¥2 и Ск^г, в условиях высокого вакуума из молекулярных пучков, разработка и создание методов модификации и оптимизации электрофизических параметров формируемых гетероструктур, создание новых перспективные полупроводниковые приборы и устройства электронной техники на основе. многослойных полупроводниковыъ гетероструктур,

Из проведенного в рамках работы анализа опубликованных научно-технических данных, представляется необходимым проведение исследований в нижеследующих направлениях, которые не изучены или которым не уделялось достаточного внимания: систематизация методов подготовки поверхности подложек 81 для МЛЭ и оценка их эффективности. Поиск и разработка новых технических решений в области низкотемпературных методов подготовки подложек на основе комплексного воздействия УФ-излучения, химического окисления и травления в потоке паров 81 в вакууме. Разработка рекомендаций по использованию предлагаемых методов при подготовки поверхности подложек при МЛЭ; поиск путей повышения параметров и кристаллографического качества многослойных полупроводниковых гетероструктур на основе 81, и Со81г за счет использования наиболее кристаллографически оптимальных композиций и использования оптимальных технологических условий их выращивания методом МЛЭ; поиск и разработка конструктивно-технологических решений выращивания новых многослойных гетероструктур типа Б^СаРг/З!, СаРг/О^г/^ и 51/00812/81 методом МЛЭ на поверхности 81(100) и исследование влияния особенностей применяемых методов выращивания на электрофизические свойства создаваемых гетероструктур; разработка научных основ модификации электрофизических параметров гетероструктур на основе СаР2 при воздействии на них низкоэнергетического электронного излучения в вакууме и разработка рекомендаций для практического применения этих способов для создания элементов конструкций и приборных устройств микроэлектроники; поиск и разработка новых технических решений для создания КМОП транзисторов и КМОП ИС на основе гетероструктур КНД с использованием СаР2 в качестве межслойного диэлектрика; поиск и разработка новых технических решений для создания новых типов комбинированных детекторов ионизирующих излучений на основе гетероструктур Сар2/Со812/81 за счет использования гетероэпитаксиальных фотоприемников с барьером Шоттки, образованных силицидом кобальта, и использования сцинтиляционных свойств СаР2; разработка расчетно-экспериментальных методов определения количественного состава эпитаксиальных гетероструктур на основе кремния при анализе экспериментальных результатов методом ОЭС - на основе известных теоретических положений и метода внутренних эталонов; поиск и разработка новых технических решений управления высотой барьера Шоттки в гетероструктурах типа «кремний-силицид» и выработка соответствующих экспериментально-расчетных критериев; поиск и разработка новых технических решений для создания новых приборных полупроводниковых устройств: баллистических транзисторов с металлической и проницаемой базой; на основе квантово-размерных гетероструктур типа Si/CoSi2/Si;

Предполагаемые в работе методы исследования и анализа эпитаксиальных гетероструктур и приборных устройств на их основе должны характеризоваться возможностями обнаружения in situ отдельных монослоев исследуемых компонентов: толщиной в нескольких атомов с пространственным разрешением в десятки нанометров в условиях МЛЭ при сверхвысоком вакууме примерно 1СГ10 Topp. Исходя из этого, цели и задачи работы требуют использования современных методов и техники физического эксперимента, таких как: электронно-зондовых методов анализа в глубоком вакууме, включая Оже-электронную спектроскопию, вторично-ионную масс-спектроскопию, дифракцию быстрых электронов; высокоразрешающей растровой электронной и оптической микроскопии; методов компьютеризированной профилометрии микрорельефа поверхности; высокочувствительной оптической спектроскопии и оптической фотометрии, включая Фурье-спектрометрию УФ-, видимого, и РЖ-диапазонов; микрозондовых методов анализа электрофизических параметров, включая холловские, Ван-дер-Пау, вольт-фарадные и вольт-амперные методы; компьютеризированным сбором данных, их математической обработкой, компьютеризированным моделированием и анализом полученных экспериментальных результатов.

В первой главе приведен краткий обзор возможностей и состояния технологии МЛЭ; проанализированы перспективные направления и возможности применения для создания новых типов микроэлектронных приборов на основе многослойных гетероструктур, объединяющих в своем составе полупроводник (Si), монокристаллический диэлектрик, в качестве которого выбран CaF2, а также монокристаллический проводник, в качестве которого выбран силицид кобальта (CoSi2). и Приведен анализ методов исследования электрофизических свойств формируемых гетероструктур, в т.ч. - кристаллографических параметров, а также результатов применения МЛЭ для создания слоев СаР2 на кремнии и кремнии на подложках СаР2. Обосновывается использование СаР2 для формирования многослойных гетероструктур; указано, что для создания высококачественных гетероструктур особое внимание необходимо уделить сходству типов кристаллических решеток используемых материалов, значениям их постоянных и параметрам ТКЛР в диапазоне температур роста.

Рассмотрены критерии практической реализации методом МЛЭ высококачественных гетероструктур на основе 81, к числу важнейших из которых относятся очистка поверхности подложки Б! от следов остаточных загрязнений, в первую очередь - от углерода и его соединений, в сочетании с оптимальными режимами роста слоев. Показано, что при выполнении данных условий становится возможным формирование монокристаллических гетероструктур в виде базовых комбинаций типа СаР2/81; 81/СаР2; 00812/81; 81/СаР2/81; СаР2/Со812/81, которые могут быть основой для разработки ряда новых приборов микро- и опто-электроники, включая КНД МДП-транзисторы со структурой типа 81/СаР2/81 и 3-х мерных ИС, где СаР2 использован как межслой»1ый диэлектрик; а также для новых типов МДП-транзисторов, где СаР2 может быть использован как подзатворный диэлектрик. Показано, что использование КНД-структур типа 81/СаР2/81 в сочетании с конструктивно-технологическими особенностями КМОП технологии и наличием обедненного приборного слоя 81 обеспечивает возможность реализации новой конструкции и новой технологического маршрута КМОП ИС, позволяющих реализовать, помимо известных преимуществ КНД-структур, упрощение технологии при одновременной оптимизации технико-экономических параметров ИС. Рассмотрены I возможности создания на основе гетероструктур типа «силицид-СаР2-8Ь> новых устройств микроэлектроники: комбинированных рентгеновских и УФ-детекторов, а также фотоприемных интегральных структур с барьером

Шоттки. В таких устройствах гетероструктура «силицид-СаР2-8Ь> может использоваться как эпитаксиальная монолитная комбинированная пара «сцинтил^ тор-фотоприемник», где преобразователем ионизирующего излучения является особочистый или активированный СаР2. Показано, что эффекты радиационно-стимулированной модификации слоев СаР2 обеспечивают возможность создания и оптимизации микроэлектронных устройств: рентгеновских и УФ-детекторов с оптически согласованными покрытиями; планарных интегральных фотоприемников; высокоразрешающего электронного резиста на основе СаР2 для субмикронной литографии. Кроме того, эффекты радиационно-стимулированной модификации СаР2 обеспечсивают возможность создания оптических запоминающих устройств на основе электронно-модифицированных структур СаР2/8ь

Показано, что при решении ряда конструктивно-технологических проблем, квантово-размерные эпитаксиальные гетероструктуры типа «81/Со812/8Ь> могут быть использованы для разработки транзисторов с баллистическим переносом носителей, включая ТМБ и ТПБ. В заключение главы, на основании проведенного анализа, поставлены задачи научного исследования конструктивно-технологических методов формирования базовых монокристаллических структур типа СаР2/$1; 81/СаР2; 00812/81; ЪУС&г/Ъи СаГ^СоЪУЪи

Во второй главе рассматриваются экспериментальное оборудование и аппаратура МЛЭ для выращивания многослойных гетероструктур СаР2/8^ 81/СаР2; Со812/8ц 81/СаР2/81; СаР2/Со812/81 и микрозондовые методы анализа их состава и кристаллической структуры на всех стадиях роста. Делается вывод о том, что для проведения исследований создаваемых гетероструктур имеется достаточный набор аппаратуры и средств структурного, элементного и электрофизического анализа, включая различные электронно-зондовые методы: ОЭС, ВИМС, ДБЭ. Приводятся направления и основные результаты работ по получению и компьютеризированной обработке данных анализа состава и гетероструктур. Формирование многослойных гетероструктур предъявляет жесткие требования к технологическому оборудованию, а также к подготовке атомно-чистой поверхности подложки. Важно обеспечить особо чистые условия осаждения, точный контроль толщины растущей плёнки, анализ структуры и состава образующегося конденсата. Критерием достаточной чистоты в большинстве случаев может служить отсутствие характерных энергетических пиков, соответствующих углеродным и окисным загрязнениям в Оже-спектрах от поверхности подложки (переход LVV, 76 эВ). Экспериментально показано, что травление кремния в вакууме

Q П Г

10" Topp) ионами аргона (10" - 10" Topp) с энергиями 300-600 эВ с последующей реконструкцией поверхности Si при 800°С позволяет удовлетворительно подготовить подложку для МЛЭ. Однако, воздействие энергетичных ионов потенциально может отрицательно сказаться на качестве кристаллографического и электрофизического совершенства формируемых слоев, в связи с чем была разработана более эффективная технология очистки поверхности Si, включающая комбинированную двухстадийную химобработку в аммиачном и буферном травителе, удаление SiC>2 в 2,5% растворе HF и финишная УФ-обработка (2 мин.) в специальном реакторе для формирования тонкого защитного окисла (15 Ä). Затем защитный слой SiC>2 удалялся в вакууме (Ю"10 Topp* в слабом потоке пара Si при температурах 800-900°С. Установлено что, УФ-облучение кремниевых подложек в присутствии озона является эффективным средством очистки поверхности кремния от углеросодержащих соединений, а также является эффективным средством пассивации его поверхности. Подготовка и очистка поверхности CaF2 включает операции химической обработки и термический отжиг в вакууме при 700-950°С, время отжига 20-60 мин.

Показана возможность создания перспективного технологического оборудования замкнутого вакуумного цикла полупроводникового микроэлектронного производства на основе систем МЛЭ.

Для количественных оценок состава формируемых гетероструктур был разработан вариант метода ОЭС с использованием коэффициентов элементной чувствительности, основанный на сигнале перехода ЬУУ, 92 эВ кремния, как внутреннем эталоне при исследованиях химического состава кремний-содержащих композиций.

Третья глава посвящена исследованиям по созданию методами МЛЭ и ТФЭ перспективных приборных композиций на основе СаР2и Со812: Со812 (100); СаБз/ООО^; 51/СаР2 (100); СоБЬ /Са¥2 (100); $>\/Са¥2№-, ЗУС^/Зг, 51/Со512/СаР2

Исследованы и определены режимы формирования методами МЛЭ и ТФЭ гетероструктур Со512/51 (100), причем экспериментально установлено, что в интервале температур роста 540-660°С (для МЛЭ), и в интервале температур 600-700°С (для ТФЭ), выращенные пленки имели высокое кристаллическое совершенство. Были получены структуры СоБ^/^ (100), причем при повышении температуры осаждения происходил структурный переход (100)Со512 (2хп) -» (100)Со812 (1x1). На основании экспериментально полученных данных методом ВИМС и анализа слоевого сопротивления выращенных слоев, предложена оценка коэффициента покрытия (0) подложки пленкой СоБ12 и получено выражение, связывающее коэффициента покрытия с интенсивностями Оже-сигналов 812 и Со. Установлены режимы роста плёнок СоБ^/Б^ при которых происходит островковый трёхмерный рост, что даёт возможность формирования микроотверстий на поверхности плёнок СоБ^ с размерами порядка сотен А регулировкой режимов роста.

Экспериментально установлены режимы формирования гетероструктур СаР2/51 (100) методом МЛЭ с использованием тонкого буферного слоя (50-100)А слоя кремния, осажденного при комнатной температуре. Получены гетероструктуры СаР2/81 с напряжением пробоя в среднем 106 В/см по ВФХ и е=6,4. Исследованы и экспериментально определены режимы создания гетероструктур СоБЬ на поверхности (100)СаР2 методами ТФЭ и МЛЭ, причем для создания слоев Со812/СаР2 (100) использовался буферный слой аморфного 81 с последующей формированием МЛЭ монокремния при 500-550°С. Температура подложки составляла 770°С при скорости роста А/сек. После осаждения слоя кобальта (~250 А), температура подложки повышалась до 550-650 °С и в результате ТФЭ происходило формирование монокристаллического слоя Со812. Установлено, что ТФЭ Со8Ь на СаР2 происходит при 600-650°С; критерием упорядоченного роста слоев является реконструкция поверхности подложки при МЛЭ и ТФЭ.

Исследованы и экспериментально определены режимы создания гетероструктур 81/СаР2/8к Был разработан и осуществлен процесс ТФЭ аморфных слоев Б^СаРг/^ (100), полученных при комнатной температуре подложки, а также ТФЭ многослойной структуры 81/СаР2/81/СаР2/81 (100) при толщине каждого слоя в десятки нм. Определены кристаллографическая структура и электрофизические свойства полученных слоев и структур. Обнаружено, что процесс ТФЭ в этом случае проходит с образованием промежуточной фазы.

Исследованы и экспериментально определены режимы создания гетероструктур, включающих слои 81 и СаР2: СаР2/81(100) и $1/СаР2. Были выращены структуры СаР2/81(100) и 81/СаР2/81 (100). Установлено, что разработанная технология позволяет выращивать структуры 81/СаР2/81 (100) с высокой степенью кристаллического совершенства слоя что является важным шагом для их практического применения в приборных структурах КНД. Был разработан процесс ТФЭ аморфных слоев 81/СаР2/81 (100) при комнатной температуре подложкию Исследованы и экспериментально определены режимы создания гетероструктур 81/Со812/81 (100), являющихся основой для разработки баллистических транзисторов с металлической и проницаемой базой. Исследованы и экспериментально определены режимы создания гетероструктур 81/Со812/СаР2.

В четвертой главе приводятся результаты исследований по управляемой модификации электрофизических параметров формируемых гетероструктур на основе 81, СаР2 и Со812 с целью обеспечения дополнительных технологических возможностей при создании ряда новых и перспективных изделий микро- и опто- электроники и оптимизации их параметров.

Расчетно-экспериментальными методами показано, что воздействие электронного облучения на СаР2, эпитаксиально выращенного на 81, приводит к электронно-стимулированной десорбции фтора с поверхности флюорита, с формированием в СаР2 водорастворимого слоя, обогащенного кальцием. Это позволяет\[егко удалять облученные участки СаР2/81 путем промывки их в воде, и таким образом формируя микроструктуру с высоким геометрическим разрешением. Полученные данные свидетельствуют, о том, что при обработке электронным лучом поверхности СаР2, фтор в приповерхностной области удаляется. Удаление («проявление») участков поверхности проводилось посредством выдержки эпитаксиальной структуры в деионизованной воде. Экспериментально показано, что эпитаксиальные слои СаРг^ могут использоваться в качестве высокоразрешающего электронного резиста для субмикронной литографии. Установлено, что критическая плотность тока по данным ОЭС для реализации проявления СаР2/81 составляет (1-3)-105 А/м2 при энергии пучка 10 кВ. На основании расчетно-экспериментальных данных получены зависимости п=Г (О) коэффициента преломления п СаР2от дозы электронного облучения Э и сделаны выводы относительно зависимости глубины проникновения электронов в СаР2 от энергии (Е) при воздействии электронного облучения на слои СаР2/81. Установлено, что при облучении поверхности СаР2 электронами низких энергий (3-10 кэВ), его коэффициент преломления изменяется в зависимости от дозы облучения электронами в соответствии с эмпирическим соотношением. Изменение отражательной способности пленок СаР2/81 от дозы электронного облучения позволяет согласовывать оптические параметры разнородных материалов за счет контролируемого изменения коэффициента отражения и преломления СаР2 на границе раздела оптических сред в многослойных планарных оптоэлектронных структурах. Данный эффект был практически использован для создания и оптимизации параметров разработанных новых приборов: интегральных монолитных гетероэпитаксиальных комбинированных детекторов с внутренним отражающим слоем.

На основании анализа экспериментальных данных установлены режимы при которых происходит островковый трёхмерный рост плёнок Со8*12, а именно: использование режима ступенчатого отжига структуры Со512/51 в диапазоне 600-700°С, обеспечивающий формирование структуры с повышенной плотностью микропроколов и упорядоченных микроотверстий с размерами порядка сотен А в пленке силицида. Применение структуры с повышенной плотностью микропроколов в пленке силицида обеспечивает практическую возможность формирования базового слоя транзистора с проницаемой базой на основе структуры не методами литографии, а регулировкой режимов роста.

В пятой главе приводятся результаты исследований практического применения гетероэпитаксиальных композиций на основе 81, СаР2 и Со812 для создания перспективных изделий и приборных структур микро- и опго-электроники. Эпитаксиальные слои СаР2 использованы в качестве межслойного диэлектрика для формирования транзисторных КНД-структур 81/СаР2/8ь Структуры формировались путем выращивания СаР2 на исходной 81(100)-подложке с с последующим наращиванием эпитаксиального на поверхность СаР2/81 (100). На созданных пленках 81/СаР2/81 были изготовлены транзисторные МДП-структуры. Подвижность электронов в приповерхностном слое кремния составила в среднем от 450 до 600 см2/В'с. Измерения и расчеты показывают, что быстродействие данной структуры при комнатной температуре может составлять 1,5-2 ГГц при напряжении питания 3,0 В. Толщина слоя СаР2/81 составляла от 100 до 500 нм, толщина верхнего слоя 81 составляла от 50 до 300 нм.

Разработана оригинальная технология и конструкция новых типов КПД КМОП транзисторов и КПД КМОП ИС со сверхтонкими слоями (менее 50100 нм) подзатворного диэлектрика и тонкого 8ьслоя, работающего в режиме полного обеднения. Конструкция обеспечивает возможность упрощения технологического маршрута для КМОП ИС при одновременном повышении технико- экономических параметров. Разработан маршрут КНД МДП структур на основе Б^СаРг/З! с затвором на основе О^г и подзатворным диэлектриком на основе тонкого слоя (5-8 нм) СаР2, что является одной из первых попыток создания трехмерных гетероэпитаксиальных КНД ИС.

Разработана оригинальная технология и конструкция нового класса приборов: интегральных монолитных гетероэпитаксиальных комбинированных детекторов ионизирующих излучений (ДИИ) на основе структур Сар2/Со812/5ь Разработана конструкция двумерной матрицы детекторов ионизирующих излучений на основе структур СаР2/Со812/8к Разработана оригинальная технология и конструкция детектора ИИ с антиотражающим внутренним слоем СаР2. Изготовлены гетероструктуры типа 81/Со812/81 для создания первых отечественных образцов баллистических транзисторов с проницаемой и металлической базой.

Предложен способ изготовления транзистора с проницаемой базой, с регулировкой режимов роста отверстий в базе естественные субмикронные-отверстия в пленке Со812.

На защиту выносятся:

Конструктивно-технологические решения в области подготовки поверхности кремниевых подложек для МЛЭ на основе комплекса низкотемпературных методов, включающих УФ-излучение, химическое окисление и травление в потоке паров кремния в вакууме;

Конструктивно-технологические решения в области формирования методом МЛЭ субмикронных многослойных гетероструктур приборного качества типа 81/СаР2/8и СаР2/Со8Ь/81 и 51/Со512/51 на поверхности (100);

Созданные и защищенные авторским свидетельством новые способ изготовления и новая конструкция КМОП ИС на основе гетероструктур типа КНД с использованием СаР2 в качестве межслойного диэлектрика, позволяющие существенно снизить трудоемкость изготовления КМОП ИС при одновременном улучшении их технико-экономических параметров;

Созданные и защищенные авторским свидетельством новые способ изготовления и новая конструкция планарного интегрального комбинированного сцинтилляционного детектора ионизирующих излучений, на основе гетероструктур типа СаРг/О^г^, позволяющие существенно повысить эффективность, пространственное разрешение и чувствительность при регистрации излучений, снизить габариты и вес изделий;

Результаты экспериментальных исследований процессов эпитаксиального выращивания из молекулярных пучков в глубоком вакууме на поверхности 81(100) многослойных гетероструктур В^СаРг/^; СаРг/О^г^ и как основы создания новых приборных устройств и изделий микро-, нано- и оптоэлектроники;

Разработанные теоретические положения: математическая модель оптимизации и расчетно-экспериментальный метод контролируемого изменения коэффициента преломления и отражения тонких пленок СаРг/^ как функция энергии и дозы электронного облучения, разработанные по результатам машинного эксперимента и аппроксимирующие экспериментальные зависимости;

Расчетно-экспериментальный метод формирования высокоразрешающих микроструктур в слоях СаРг^ под воздействием электронного облучения для создания перспективных устройств микро- и оптоэлектроники;

Концепция создания микроэлектронных устройств в едином вакуумном цикле на основе многослойных гетероструктур 81, СаРг и Со812;

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на семинарах и конференциях: XIX Всесоюзной конференции по эмиссионной электронике" (Ташкент, 1984); IV Всесоюзном симпозиуме по фотоэлектронной эмиссии, вторично-электронной эмиссии и спектроскопии поверхности твердого тела (Рязань, 1986); 7-й Всесоюзной конференции по росту кристаллов (Москва, 1988), VII Симпозиуме по вторичной электронной, фотоэлектронным эмиссиям и спектроскопии поверхности твердого тела; (Ташкент, 1990); VIII Всесоюзном симпозиуме по вторичной электронной, фотоэлектронной эмиссиям и спектроскопии поверхности твердого тела (Ташкент, 1991); II Всесоюзном межотраслевом совещании "Тонкие пленки в электронике" (Москва-Ижевск, 1991); Ш-м межрегиональном совещании «Тонкие пленки в электронике», (Москва-Йошкар-Ола, 1992); 3-м международном симпозиуме по измерениями и управлению в робототехнике (ISMCR-93, Турин, Италия, 1993); на Всероссийской научно-технической конференции «Микро- и наноэлектроника» (Звенигород, 2002); Международной конференции "New materials for multifunctional sensor applications" (Германия, Мюнхен, 2000), II Всероссийской научно-технической конференции «Датчики и детекторы для

АЭС» (Пенза, 2004); VII межведомственной конференции по радиационной стойкости (Снежинск, 2004).

Благодарности

Автор выражает глубокую благодарность научным руководителям: профессору А.Ю. Митягину, - за его помощь в подготовке и обобщении результатов исследований, их систематизации, и без которого данная работа никогда бы не дошла бы до заключительного этапа и защиты; заслуженному машиностроителю РФ, профессору В.Д.Житковскому - за неизменную поддержку и помощь при проведении и обсуждении научных работ и экспериментов.

Автор выражает благодарность коллегам по работе: заместителю генерального директора ОАО «Ангстрем» Калинину A.B. - за ценные идеи в области новых технологий и оригинальных конструкций приборных устройств микроэлектроники; к.т.н. Озерову А.Г. - за инициативы и помощь при постановке ряда экспериментов; к.ф.м-н. Жирнову В.В. - за помощь и новые идеи по расчетам оптических просветляющих покрытий на основе электронно-модифицированного флюорита. Автор также выражает признательность зав. лабораторией, д.т.н. Белянину А.Ф. за помощь при подготовке публикаций и участии в конференциях.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

2. SOI and 3D structures, in "ULSI Devices" /Edited by S.M. Sze and C.Y. Chang. - John Wiley & Sons. -1996; 3. "Laser recrystallisation and 3D integration", (invited), JP Colinge, Material Research Society Proceedings, vol. 35, P. 653-662, 1985;

3. Paul, D.J., Coonan, В., Redmond, G., et al., Silicon Quantum Integrated Circuits Future Trends in Microelectronics. The Road Ahead, eds.: S. 1.uryi, J. Xu, A. Zaslavsky, John Wiley & Sons Inc., New York (1999) P. 183

4. Yuichi Kado. The Potential of Ultrathin-Film SOI devices for Low- Power and High-Speed Applications. // lEICE Trans.Electron. - 1997. - Vol. E80. № 3 March. - P.443-454

5. B. Cheng, M. Cao, P. Voorde, W. Greene, H. Stork, Z. Yu, and J.C.S. Woo. Design Considerations of High-k Dielectrics and Metal Gate Electrodes for Sub-O.lum MOSFETs// 28th European Solid-State Device Research Conference, September 1998-P. 308-311

6. Ohno Т., Izumi K., Shimaya M., Shiono W. Radiation-hardened n- channel MOSFET achieved by a combination of polysilicon sidewall and SIMOX technology //Electron. Lett. 1986. V. 22. - № ю. - P. 537 - 538

7. Ibis Technology Coфoration, From Bulk to SOI// http: /www.ibis.com, 1999

8. Physical and Technical Problems of SOI Structures and Devices / edited by J.P. Colinge, V. S. Lysenko and A. N. Nazarov. /NATO ASI Partnership sub-series:3. vol. 4, /Kluwer Academic Publishers, Dordrecht. - P. 255-274.- 1995;

9. J.C. Bean, Silicon Molecular Beam Epitaxy: 1984-1986, Invited Review, //J. Cryst. Growth 81, 411-420 (1987)

10. R. J. Luyken, T. Schulz, J. Hartwich, L. Dreeskomfeld, M. Stadele, W. Rosner Design considerations for flilly depleted SOI transistors in the 25-50 nm gate length regime //Solid-State Electronics - Volume 47, July 2003, Pages 1199-^ 1203

11. S. Adriaensen and D. Flandre, Analysis of the thin-film SOI lateral bipolar transistor and optimisation of its output characteristics for high-temperature applications //Solid-State Electronics, Volume 46, Issue 9. -Sep. 2002 - P. 1339-1343

12. Schowalter S. J., Fathauer R. W. Molecular beam epitaxy growth and ^ i applications of epitaxial fluoride films //J. Vac. Sci. and Technol. 1986. V. A4. №

13. Hashimoto S., Gibson W. H., Showalter J. L., Fathaner R. W. MeV Ion-Channelling study of CaF2/Si (111) epitaxy .//J. Vac. Sci. and Technol. 1986. -V.4.№3.-P. 901-902.

14. Asano Т., Ishiwara H. Epitaxial relations in group Il-a fluoride Si(l 11) heterostructures //Appl. Phys. Lett. 1983. V. 42. N 6. P. 517-519.

15. M. A. Olmstead. Heteroepitaxy of Disparate Materials: From Chemisoфtion to Epitaxy in CaF2 /Si(l 11) //Thin Films: Heteroepitaxial Systems, World Scientific, Singapore.- 1999. /Amy W. K. Liu and Michael Santos, eds. - P. 211-266

16. Smith T. P., Phillips J. M., Augustinyak W. W. Fabrication of MEISFET transistor using MBE of СаРг on Si //Appl. Phys. Lett. 1984. - V. 45. № 8. - P. 907- 909

17. Asano Т., Kuryama Y., Ishiwara H. Fabrication of MOSFETs in ^ Si/CaFz/Si hetero-epitaxial structures //Electron. Lett. 1985. - V. 21. № 9. - P. 386-

18. Smith T. P., Phillips J. M., Augustinyak W. W. Fabrication of MEISFET transistor using MBE of Сар2 on Si //Appl. Phys. Lett. 1984. - V. 45. № 8. - P. 907- 909

19. Asano Т., Kuryama Y., Ishiwara H. Fabrication of MOSFETs in Si/CaF2/Si hetero-epitaxial structures //Electron. Lett. 1985. - V. 21. № 9. - P. 386-

20. Asano Т., Ishiwara H. Formation of an epitaxial Si/insulator/Si '^^ structure by vacuum deposition of СаРг on Si //Jap. J. Appl. Phys. 1982. - V. 21. Suppl. 21-1 . -P . 187

21. N.S.Sokolov, J.C.Alvarez, Yu.V.Shusterman, N.L.YakovIev, R.M.Ovemey, Y.Itoh, I.Takshashi, J.Harada Structural transformations at CaF2/Si(l 11) interface //Applied Surface Science, 1996. - 104/105, - P. 402-408

22. Barriere A. S., Couturier G., Gevers G. Thin films of solid solutions of fluorides for epitaxy of III-V semiconductors by MBE /Surface Sci. 1986. - V. 68. - P. 688-700

23. Sullivan P. W., Cox T. I., Farrow R. F. et al. Growth of single-crystal and polycrystalline insulating fluoride films //J. Vac. Sci. and Technol. 1982. - V. 20. № 3 . - P . 731.

24. Siskos S., Fontaine C , Munoz-Yague A. GaAs/(Ca, Sr)F2/GaAs lattice matched structures grown by MBE //Appl. Phys. Lett. 1984. - V. 44. № 12. -P. 1146-1148

25. Phillips L M., Yashinovitz С J, Epitaxial relations in alkaline earth fluoride- -semiconductor systems //J. Vac. Sci. and Technol. 1984. - V. 2. № 2. - P. 415-417

26. Phillips J. M., Feldman L. C , Gibson G. M. Epitaxial growth of alkaline earth fluorides on semiconductors //Thin Solid Films. 1983. -V. 107. -P. 217-226

27. Ishiwara H., Asano T. Silicon/insulator heteroepitaxial structures formed by vacuum deposition of СаРг and Si //Appl. Phys. Lett. 1982. -V. 40. № 1.-P. 66-68

28. Schowalter L. J., Fathauer R. W., Goehner R. P. et al. Epitaxial growth and characterization of СаРг on Si //J. Appl. Phys. 1985, - V. 58. № 1. - P. 302-308

29. Sasaki M., Hirashita N., Honoda H., Nagiwara S. Electron diffraction observation of epitaxial silicon growth on a CaF2/Si(100) structure //Appl. Phys. 1.ett. 1985.-V. 46. № 1 1 . - P. 1056-1058

30. Asano Т., Ishiwara H. An Epitaxial Si /insulator/Si structure prepared by vacuum deposition of CaF2 and silicon //Thin Solid Films. 1982. - V. 93. - P. 143-150

31. Sasaki M., Hohoda H. Molecular beam epitaxy of Si on a Si CaF2/Si(100) structure //.J. Appl. Phys. 1986. -V. 59. № 9. -P. 3104 - 3109

32. Asano Т., Ishiwara H. Epitaxial growth of Si films on CaF2/Si structures with thin Si layers predeposited at room temperature //J. Appl. Phys. 1984. - V. 55. №10. - P. 3566-3570

33. Fathauer R. W., Lewis L. N., Showalter L. Y., Hall E. L. Electron microscopy of epitaxial Si/CaF2/Si structures ILL Vac. Sci. and Technol. 1985. - V. B3. № 2. - P. 736

34. Phillips J. M., Feldman L. C , Gibson G. M. Epitaxial growth of alkaline earth fluorides on semiconductors //Thin Solid Films. 1983. - V. 107. - P. 217-226

35. Schowalter L.J., Fathauer R, W. MBE growth and application of epitaxial fluoride films //.J. Vac. Sci. and Technol. 1986. - V.4. № 3. - P. 1026 -1032

36. Himpsel F. J., Hillebrecht E. U., Aighes G. et al. Structure and Bonding at the CaF2/Si (111) interface //Appl. Phys. Lett. 1986. - V. 48. № 9. - P. 596 - 598

37. Amaud D'Avitaya F., Delage S., Rosencher E. Silicon MBE: recent developments // Surface Sci. 1986. - № 168.- P. 143- 150

38. Gibson G. M., Phillips J. M. Analysis of epitaxial fluoride - semiconductor interfaces //Appl. Phys. Lett. 1983. - V. 43. № 9. - P. 828-830

39. Fathauer R. W., Schowalter L. J. Surface тофЬо1о§у of epitaxial Сар2 films on Si substrates //Appl. Phys. Lett. 1984. - V. 45. № 5. - P. 519

40. Pfeiffer L., Phillips J. IL, Smith T. P. et al. Use of rapid annealing to improve CaFz/Si (100) epitaxy //AppL Phys. Lett. 1985. - V. 46. № 10. - P.947 -

41. T.R.Harrison et al. //Thin-film СаРг Inorganic electron resist and optical-read storage medium//Appl.Phys. Lett.-1982.-Vol. 41, N11.- P. 1102-1104

42. C.L.Strecker et al Electron-beam-induced decomposition of ion bombardement calcium fluoride surfaces. // J.Appl.Phys. -1981.-Vol, 52, N1. -P. 6921-6927

43. T. L. Lin, S. C. Chen, Y. С Kao, and K. L. Wang S. Iyer 100-mkm- wide silicon-on-insulator structures by Si molecular beam epitaxy growth on porous silicon // Appl. Phys, Lett. - 46 (26). - 30 June 1986

44. Tabe M. UV-Ozone cleaning of silicon substrates in silicon MBE //Appl. Phys. Lett. 1984. - V. 45 № 10. - P. 1073 - 1075

45. R.G. Musket, W. Mc Lean, C.A. Colmenares, D.M. Makowiecki and W.J. Siekhaus Preparation of atomically clean surfaces of selected elements: a review //Applications of Surface Science, - Vol. 10, -1982, - P. 143-207

46. S. P. Murarka. Silicides for VLSI Applications. - Academic, New York.-1983

47. H.Cheriff et al. Heteroepitaxy of metallic and semiconducting silicides on silicon//Appl. Surf. Sci. - 41/42, 1989, - P. 241-258

48. B. Voigtlander, et al. Chemical identification of atoms at multicomponent surfaces on an atomic scale: CoSi2(100) //Physical Review . - В

50. H.Ludecfce. Moфhological and chemical considerations for the epitaxy of metals on semiconductors //J.Vac.Sci.Techn. B2 (3).- 1964. - P. 400-406

51. Д.Г.Громов, А.И.Мочалов, Т.В.Соломатина, В.Л.Евдокимов, А.Д.Сулимин, И.А.Вахин Дисилицид кобальта в технологии КМОП СБИС субмикронного уровня: достоинства и проблемы формирования //Электронная промышленность, - Т.З, - 2000, - 34-43

52. Ishiwara Н., Asano Т., Furukawa S. Epitaxial growth of elemental semiconductor films onto silicide/Si and fluoride/Si structures //J. Vac. Sci. and Technol. B. 1983. - V. 1, № 1. - P. 266 - 271

53. R-T,Tung, F. Schrey Epitaxial CoSi2/Si interfaces //Appl. Surf. Sci., V.41/42.-1989,-P. 223-229.

54. Mantl, S. et al. Growth, Patterning and Microelectronic Applications of Epitaxial Cobalt Disilicide //Mat. Res. Soc. Symp. Proc, San Francisco. - 514 (1998).- 145

55. Жирнев В.В., ЖитковскиР! В.Д., Алтухов А.А. Эпитаксиальные комбинации Si,CaF2 и CoSi2 // Материалы 2-го межрегионального совещания «Тонкие пленки в электронике», Москва-Йошкар-Ола. - 1992 г., 6-13

56. Алтухов А.А., Озеров А.Г., Иванов В.В., Калинин А.В., Гуляев А.Ю. Использование установок МЛЭ для построения систем замкнутого технологического цикла в вакууме //Техника средств связи, сер. ТПО, научно-техн. сб.-1988.- Вьш.1.- 16-20

57. J.C. Bean and J.M. Poate, Silicon/Metal-Silicide Heterostructures Grown by Molecular Beam Epitaxy //Appl. Phys. Lett. 37, 643 (1980)

58. Kim, S.D., et al.. Advanced, model and analysis of series resistance for CMOS scaling into nanometer regime //IEEE Trans. Electron Devices, - Vol. 49, -P. 457-472, 2002

59. Авторское свидетельство № 1554687 Способ изготовления структур комплементарных полевых транзисторов с кольцевым затвором, авторы: Калинин А.В.; Иванов В.В., Алтухов А.А., H01L 21/82, зарегистрировано 01.12.1989 г.

60. Х.М. Fang, Т. Chatterjee, P.J. McCann, W.K. Liu, M.B. Santos, W. Shan, J.J. Song Eu-Doped СаРг Grown on Si(lOO) Substrates by Molecular Beam Epitaxy //Applied Physics Letters . - 67.- 1981.-1995

61. Тришенков M.A. Фотоприемные устройства и ПЗС. М.: Радио и связь, 1992

62. А. Each, Maissen, J. Masek, S. Teodoropol, and H. Zogg IV-VI on Fluoride/Si Structures for IR-Sensor Applications //Mat. Res. Soc. Symp. Proc. -299.-279(1994)

63. Рыжиков В.Д., Яковлев Ю.А. /Применение детекторов сцинтиллятор-фотодиод для дозиметрического контроля.//Атомная энергия.-1990.-T.69,N6.-C.392-394

64. Авторское свидетельство № 1748528. Монолитный детектор ионизирующих излучений» /авторы: Алтухов А.А. и др., G 01 Т 1/20, И 01 L 31/04, зарегистрировано 15.03.1992 г;

65. Алтухов А.А., Иванов В.В., Митягин А.Ю., Б.Э.Эгамбердиев ^ ' Создание детекторов ионизирующих излучений на основе эпитаксиальных гетероструктур СаРг /CoSi2/ Si //Узбекский физический журнал, 1991. - №3. -С. 82-85

66. Д-М. Аксененко, М.Л. Бараночников. Справочник по оптическим детекторам излучения. -1987 Москва: Радио и связь.

67. Ершов Н.Н., Захаров Н.Г., Родный П.А. Оптика и спектроскопия. t 1982,т.53,С.89

68. Х.М. Fang, Т. Chatterjee, P.J. McCann, W.K. Liu, M.B. Santos, W. Shan, J.J. Song, Eu-Doped СаРг Grown on Si (100) Substrates by Molecular Beam Epitaxy //Applied Physics Letters. - 67.-1981.-1995

69. M.Sze, H.K.Gummel Appraisal of semiconductor-metal- semiconductor transistor// Solid State Electr.-1966.-V.9.- P. 751-769

70. E. Rosencher Physics of Metal Base Transistor /Material Research Society MRS Meeting. - Anahaim. - 1984

71. C.O.Bozler, G.D.Alley, R.A. МифЬу, D.C.Flanders, W.T. Lindley, Permeable base transistor //in Proc. 7''^ Bicen.Comell Conf. On Active Microwave Semiconductor devices - P. 33. - August 1979

72. C.O.Bozler, G.D.Alley Fabrication and numerical simulation of permeable base transistor //IEEE Trans. Electron Devices. - Vol ED-27. - P. 1128-1141, -June 1980

73. J. С Hensel, A. F. J. Levi, R. T. Tung, and J. M. Gibson Transistor action in Si/CoSi2/Si heterostructures //Appl. Phys. Lett. - 47 (2) - 15 July 1985. -P. 151-153

74. E. Rosencher The Physics and Fabrication of Microstructures and ^ Microdevices /Edited by M.J. Kelly and C.Weisbuch (Springer-Verlag, Proceedings in Physics 13) - P. 425

75. J.Spector, H.L.Stormer, K.W.Baldwin, L.N.Pfeiffer, K.W.West Ballistic electron transport beyond 100 {im in 2D electron systems //Surface Science, Vol. 228.- P. 283-285. - 1990

76. Tung, R. Т.; Levi, A. F. J.; Gibson, J. M. Control of a natural permeable CoSi2 base //Appl. Phys. Let. - 48, Vol. 10. - 1986. - P. 635-637

77. Sofia Hatzikonstantinidou, Hans-Erik Nilsson, Christer Friydh, С Sture Petersson and Wlodek Kaplan. Processing and characterization of a PBT device using self-aligned CoSi2 //Semicond. Sci. Technol. - 9. - P. 2272-2277. -.f> 1994

78. B.A. Vojak, G.D. Alley. A Comparison of Etched-Geometry and Overgrown Silicon Permeable Base Transistors by Two-Dimensional Numerical Simulations //Transactions On Electron Devices. - Vol. ED-30, No. 8, 1983. - P. 877 - 883

79. Анализ поверхности методами оже- и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии: пер. с англ. /под ред. Д.Бриггса, М.П.Сиха.-М.:Мир, 1987.-600 с. ил.

80. Вудраф Д., Делчар Т. Современные методы исследования поверхности .- М.: Мир, 1989.- 564 с

81. Secondary Ion Mass Spectrometry: Basic Concepts, Instrumental Aspects, Applications, and Trends, /by A. Berminghoven, F. G. Rudenauer, and H. W. Werner. - Wiley, New York. - 1987. - 1227 pages

82. Bauer E. Techniques of metal research. V. 2. New York: Interscience, 1969.-P. 2.

83. Практическая растровая электронная микроскопия / Под ред. Дж. Гоулдстейна и X. Яковица. М.: Мир, 1978. - 656 с.

84. Озеров А.Г., Алтухов А.А., Иванов В.В., Митягин А.Ю., Эпитаксиальные структуры кремний-диэлектрик-кремний, полученные методом МЛЭ //научно-техн.сб. «Техника средств связи». - серия ТПО, вып.1. - 1988-С.21-24

85. Алтухов А.А., Озеров А.Г., Иванов В.В., Агаханова Л.С., Наживина Л.Н., Шинкаренко В.Я., Электронно-резистивные свойства эпитаксиальных пленок СаРг на Si //научно-техн.сб. «Техника средств связи». - серия ТПО - вып.1.- 1989. - 77-80

86. Davis L.E., MacDonald N.C. et al. /Handbook of Auger Electron Spectroscopy 2nd edition. - Physical Electronics inc., Eden Prarie, Minn. -1976

87. Вайнштейн Б. К., Структурная электронография, М., 1956

88. Курносов А.И., Юдин В.В. Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных схем. - М.: Высшая школа, 1986.

89. Технология СБИС. В 2 кн. / Под ред. Зи. М.: Мир, 1986.

90. Озеров А.Г., Алтухов А.А., Иванов В.В., Титова Е.А., Подготовка поверхности кремния при молекулярно-лучевой эпитаксии // научно-техн.сб., «Техника средств связи», серия ТПО. - вып. 1.-1987.- С П 1-114 ,^

91. A.Ishizaka et al, Low temperature surface cleaning of silicon and» its application to silicon MBE //Collected Papers of 2 Intern. Symp. of MBE & Related clean surface techniques. - Tokyo. - 1982

92. Алтухов А.А., Эгамбердиев Б.Э. Применение МЛЭ для создания структур диэлектрик-кремний и кремний-диэлектрик-кремний /Тезисы докладов Международной конференции. - Новосибирск.- 1992. - Т.4, 137-

93. Алтухов А.А., Жирнов В.В. Анализ морфологии и стехиометрии пленок CoSi/Si(l00), полученных методами ТФЭ и РЭ //Материалы П-го Всесоюзного межотраслевого совещания "Тонкие пленки в электронике", -Москва-Ижевск. -1991, 15-22

94. Алтухов А.А., Жирнов В.В., Соколов Н.С., Эгамбердиев Б.Э.; Молекулярно-лучевая эпитаксия приборных гетероструктур на основе кремния.- Тезисы докладов совещания «Кремний-90».- 1990.- 81-83

95. Алтухов А.А., Озеров А.Г.,Иванов В.В., Митягин А.Ю. Исследование структур кремний-флюорит-кремний, полученных методами МЛЭ и ТФЭ //Материалы 7-й Всесоюзной конференции по росту кристаллов, Москва. - 1988. - Т.4.- 24-25

96. Алтухов А.А., Жирнов В.В., Эгамбердиев Б.Э. Морфология и стехиометрия пленок CoSi2/Si (100) //Узбекский физический журнал.- 1993. -№4 С П

97. Алтухов А.А., Жирнов В.В., Соколов Н.С., Эгамбердиев Б.Э. Молекулярно-лучевая эпитаксия приборных гетероструктур на основе кремния //Тезисы докладов совещания «Кремний-90». - 1990 .- 81-83

98. О. Р. Кафепко and S. М. Yalisove. CoSi2 heteroepitaxy on patterned Si(lOO) substrates //J. Appl. Phys. 80 (11).- 1 December 1996. - P. 6211-6218

99. А.А.Алтухов, А.Ю.Митягин Перспективные структуры «кремний на диэлектрике» КМОП ИС на основе эпитаксиальных слоев Si/CaF2/Si // Микроэлектроника, Т.ЗО, №2. - 2001. - 113-118.

100. Озеров А.Г., Алтухов А.А., Иванов В.В., Титова Е.А. Формирование рельефа в эпитаксиальных слоях фторида кальция сканирующим электронным пучком // Спец. техника средств связи, сер. ТПО, научно-техни. сб.. - 1987. - Вып.1- 115-119

101. А.А.Алтухов, В.В.Жирнов, Исследование электронно- стимулированной десорбции фтора в эпитаксиальных слоях флюорит-кремний//Техника средств связи, сер. ТПО, научно-техни. сб.. - 1989,.- Вып.1. -С.71-76

102. Алтухов А.А., Жирнов В.В., Житковский В.Д. Изменение оптических свойств флюорита при электронном облучении //Материалы П-го Всесоюзного межотраслевого совещания "Тонкие пленки в электронике".-Москва-Ижевск. - 1991. -С. 60-64

103. Р. М. Mankiewich, Н. G. Craighead, Т. R. Harrison and А. Н. Dayem, High Resolution Electron-Beam Lithography on Calcium Fluoride //Appl. Phys. Lett.,.-44,.-468.-1984

104. Corbett J. W., Electron radiation damage in semiconductors and metals. - N.Y., Acad. Press, 1966

105. Knotek M.L., Feibelman P.J. Stability of ionically bonded surfaces in ionizing environments. // Surf. Sci. - 1979,. -Vol. 90, N1, - P. 78-90

106. Борн M., Вольф Э. Основы оптики /пер. с англ. М.: Наука, 1970 856с.

107. В.И.Гавриленко и др. Оптические свойства полупроводдников/ Справочник, Киев, Наукова думка, 1987. - 608

108. S.V.Vasil'ev, N.N.Gerasimenko, A.A.Altukhov, V.V.Ivanov, Impurity migration in silicon during platinium silicide formation //Physica Status Solidi (a). - 1986. - Vol. 96. - P. kl63-kl67

109. Алтухов A.A., Иванов B.B., Герасименко Н.Н.,Васильев СВ., Миграция легирующей примеси в кремнии в процессе формирования моносилицида платины //Спец. техника средств связи, сер. ТПО, научно-техн.сб. - 1987. -Вып.1 - 120-124

110. А. Vandooren, J.P. Colinge and D. Flandre, Gate-all-around OTA's for rad-hard and high-temperature analog applications //IEEE Transactions on )*• • Nuclear Science, Vol. 46, No. 4. - P. 1242-1249. - 1999

111. J.P. Colinge, A. Vandooren, P. Francis and D. Flandre. Gate-all- around technology for harsh environment applications//NASA/JPL Conference on Electronics for extreme environments. - February 1999 A

112. Алтухов А.А., Иванов В.В., Эгамбердиев Б.Э. Создание твердотельного полупроводникового детектора ионизирующих излучений методом МЛЭ /Тезисы докладов Международной конференции, Новосибирск. - 1992,. - Т.4, -С.141-146

113. А.А. Altukhov, В.М. Garin, A.M. Klochkova., A.Yu. Mityagin, Radiation Detector Matrix Based on MBE Structure //Physica Status Solidi (a), 185.- #1-P. 191-194.- 2001

114. А.А.Алтухов, В.Д.Житковский, В.В.Жирнов, В.В.Иванов Твердотельный детектор ионизирующих излучений, изготовленный по технологии МЛЭ //Техника средств связи, сер. ТПО, научно-техни. сб.- 1990, Вып.3. - 25-28

115. Ю.М.Александров, В.И.Махов, П.А.Родный, Т.И Сырейщикова, М.Н.^1кименко. Собственная люминесценция фторидов стронция и кальция при импульсном возбуждении синхротронным излучением //ФТТ. - Т.26. -В.9.-2853-2855.-1986

116. G. Т. Warren, S. А. Holmstrom, N. L. Yoicovlev, W. М. Yen, and W. M Dennis, Excitation transfer in CaF:Eu,Sm multilayered structures grown by MBE on Si(l 11) // J. Lumin.- 76-7.- 1998. - 411-415

117. Кац M. Л, Люминесценция и электронно-дырочные процессы в фотохимически окрашенных кристаллах щёлочно-галоидных соединений, -Саратов, 1960

118. Гастев СВ., Иванова Э., Соколов Н.С., Сутурин СМ., Лангер Е.М. Фотолюминесценция и туннельный перенос заряда в сверхрешетках CaF2 : RE2+CdF2 на Si (111) //ФТТ. - 2002, Т.44, Вып 8. - 1385 -1389

119. Overgrown silicon PBT's: calculations and measurements, Schuppen, A.; Marso, M.; Luth, H. //Electron Devices, IEEE Transactions on. - Volume 4, Issue 5. - May 1994 - P.751 - 760

120. J.C. Bean, Materials and Technologies for High Speed Devices, Chap. 1, "High Speed Devices," S.M. Sze Ed.. - John Wiley & Sons: New York. - 1990

121. Investigation of hot carrier transport in silicon Permeable Base Transistors Hans-Erik Nilsson, Ulf Sannemo, CSture Petersson //IEEE Transaction of electron devices. - Vol. 43. -No. 6. - June 1996

122. Zhao, Q. Т.; Klinkhammer, P.; Dolle, M.; Kappius, L.; and Mantl, S. Nanometer Patterning of Epitaxial CoSi2/Si(100) for Ultra-Short Channel Schottky Barrier Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistors //Appl. Phys. Lett. -74(3).-1999).-P.454

123. А.А.Алтухов, В.Д.Житковский, А.Ю.Митягин, Л.А.Поморцев, Кремниевые нанотранзисторы //Системы и средства связи, телевидения и радиовещания. - №1-2,. -С70-71. - 2005

124. Проблемы эпитаксии полупроводниковых пленок/ Под ред. Александрова Л.Н. Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1972. 226 с

125. Валиев К. А., Орликовский А.А. //Электроника: Наука, Технология, Бизнес- 1997. -№1. - 3-14

126. Валиев К.А., Орликовский А.А Новое поколение элементной базы микроэлектроники: кремниевый нанотранзистор сохраняет свои позиции //Электроника: Наука, Технология, Бизнес. - Выпуск №4. -2000

127. Валиев К.А,, Орликовский А.А. От микро- и наноэлектроники к твердотельным квантовым компьютерам // Успехи совр. радиоэлектроники. -2004.-N5-6.-С. 106-117

128. Silicon Molecular Beam Epitaxy, J.C. Bean, Invited Review //J.Vac. Sci.Technol.-18.-769.-1981

129. Александров JI.H. Гетероэпитаксиальное осаждение полупроводниковых пленок.- Микроэлектроника, 1972, т. 1, № 2, с. 120-133.

130. Уэстон Дж. Техника сверхвысокого вакуума: - М.: Мир, 1988. - 366с.

131. Электронная и ионная спектроскопия твердых тел /под ред. Фирменса и др. - М.: Мир. - 1981.

132. Рамзей Н., Молекулярные пучки /пер. с англ., М., 1960.

133. J.C.Bean Growth of Thin Silicon Films on Sapphire and Spinel by Molecular Beam Epitaxy //Appl. Phys. Lett- 36. - 741. - 1980

134. JP Colinge. Thin-Film SOI Devices : a Perspective //Microelectronic Engineering. - Vol. 8. - P. 127-147. -1988

135. Зи CM. Физика полупроводниковых приборов. /В 2 кн. - М.: Мир, 1984.

136. Черняев В.Н. Технология производства интегральных микросхем и микропроцессоров. - М.: Радио и связь, 1987. % iJiK

137. Коледов Л. A. Технология и конструкции микросхем, микропроцессоров и микросборок. - М.: Радио и связь, 1989.

138. Вайнштейн Б. К. Структурная электронография. - М., 1956;

139. Пинскер 3. Г. Дифракция электронов. - М.-Л. 1949;

140. R. Wang, В. Н. Muller, М. Bierkandt, Т. Wietler, Е. Bugiel, and К. R. Hofmann. Boron surfactant—enhanced growth of Si films on CaF2/Si //E-MRS Spring Meeting. - Strasbourg (France). - May 24-28. - 2004

141. Носов Ю.Р., Шилин B.A. Основы физики приборов с зарядовой связью. - М.: Наука, 1986

142. Епифанов Г.И., Мома Ю.А. Твердотельная электроника. - М.: Высш. шк., 1986

143. Броудай И., Мерей Дж. Физические основы микротехнологии. - М.: Мир, 1985

144. Соболев В.В., Калугин А.И. Оптические свойства флюорита в широкой области энергий //ФТП. - 2002. -Т. 36. - Вып. 2 .- 155-159

145. Викилов Ю.Х., Вернер В.Д., Егорова Т.И. Теоретические модели контакта металл - полупроводник //Поверхность. Физика, химия, мех.. -1984, В.12.-С.15-25

146. К. Sakamoto, Т. Maeda, and М. Hasegawa. Growth of epitaxial CoSi2 for contacts of ultra-thin SOI MOSFETs //Thin Solid Films. - 369. - 2000. -C.240-243.

147. S.D. Kenny, I. Goldfarb, E. Akhmatskaya, G.A.D. Briggs, Surface reconstructions on the (100)CoSi2 surface //Surf. Sci.- 465. - 259-265. - 2000.

148. Bennett, P.A., J.R. Butler, and X. Tong, Ultrathin film growth of silicides studied using microprobe RHEED and Auger //J. Vac. Sci. Technol. A. -7(3).-2174-2179.-1989.

149. K.Nakagawa, T.Ohshima, N.Nakamura and M.Miyao. Fabrication of CoSi2 Gate Si Permeable Base Transistors using Si-MBE. //Mat. Res. Soc. Symp.Proc. -220. - 497. - 1991

150. E. Rosencher, P. A. Badoz, J. С Pfister, F. Amaud d'Avitaya, G. Vincent, and S. Delage. Study of ballistic transport in Si-CoSi2-Si metal base transistors //Applied Physics Letters . - Vol 49(5). - P. 271-273. - August 4, 1986

151. S.D. Kenny, I. Goldfarb, E. Akhmatskaya, G.A.D. Briggs. Surface reconstructions on the (100)CoSi2 surface //Surf. Sci. - 465.- 259-265. -2000

152. I. Goldfarb, CoSi2 surface phase separation into self-assembled lateral multilayers //Appl. Phys. Lett. - 82. - P. 1185-1187. -2003 * ' А'