автореферат диссертации по электронике, 05.27.01, диссертация на тему:Разработка технологических основ электронно-лучевого формирования поверхности монокристаллических подложек SiC для создания микро- и наноструктур

□□3486832

На правах рукописи

ГУСЕВ Евгений Юрьевич

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОСНОВ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО ФОРМИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТИ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПОДЛОЖЕК вНГ ДЛЯ СОЗДАНИЯ МИКРО- И НАНОСТРУКТУР

Специальность 05.27.01 - Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

- 3 ДЕК 2009

Таганрог-2009

003486832

Работа выполнена в Технологическом институте Южного федерального университета в г. Таганроге

на кафедре "Технологии микро- и наноэлектронной аппаратуры"

Научный руководитель:

доктор технических наук, доцент О .А. АГЕЕВ (ТТИ ЮФУ, г. Таганрог)

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Н.И. КАРГИН (Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», г. Москва)

доктор технических наук, профессор А.Н. КОРОЛЕВ (ТТИ ЮФУ, г. Таганрог)

Ведущая организация:

Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС» (г. Москва)

Защита состоится «18» декабря 2009 г. в 14 ч. 20 мин. на заседании диссертационного совета Д212.208.23 в Технологическом институте Южного федерального университета в г. Таганроге по адресу: 347928, г. Таганрог, ул. Шевченко, 2, ауд. Е-306

С диссертацией можно ознакомиться в Зональной библиотеке Южного федерального университета.

Автореферат разослан « 17 » ноября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

И.Б. Старченко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Приборы на основе подложек и эпитаксиальных слоев (ЭС) карбида кремния фС) являются базой широкого класса устройств микро- и наноэлектроники работающих в экстремальных условиях - при высоких температурах, мощностях, частотах и агрессивных средах. В связи с повышением степени интеграции структурных элементов приборов на БКЗ требования к поверхности подложек носят комплексный характер (по химической чистоте, стехиометрии структуры, атомарно-гладкой морфологии).

Основным недостатком при формировании приборов на является низкий процент выхода годных изделий, определяемый состоянием поверхности подложек - рельефом и наличием нарушенного слоя (НС). Необходимым условием улучшения качества формируемых структур является совершенствование технологии подготовки поверхности подложек Б^С.

В промышленности для получения поверхности подложек БЮ требуемого качества используются технологии на основе химико-механической полировки (ХМП). Ограничением ее применимости является формирование остаточного НС, загрязнение поверхности агрессивными реагентами, неэкологичность способа. При этом для удаления НС применяются дополнительный плазменный или водородный отжиг, который может привести к увеличению шероховатости поверхности.

Следовательно, для получения бездефектных монокристаллических подложек и ЭС требуется разработка новых способов формирования поверхности с морфологией близкой к атомарно-гладкой и отсутствием НС.

Анализ отечественных и зарубежных работ в этой области показал перспективность электронно-лучевой обработки (ЭЛО) при формировании поверхности полупроводниковых и диэлектрических материалов (уменьшение шероховатости, удаление НС и очистка), отличающейся большей технологичностью, простотой управления, химической чистотой процесса, вакуумной совместимостью с другими технологическими процессами.

Отсутствие комплексных физико-технологических исследований электронно-лучевого формирования поверхности монокристаллических подложек

является основным препятствием внедрению ЭЛО в промышленном производстве эпитаксиальных микро- и наноструктур на основе Б1С. Необходимость проведения таких исследований усиливается в связи с ускоренным развитием наноинустрии, где качество состояния поверхности подложек является определяющим.

Цель и задачи диссертационной работы

Целью диссертационной работы является разработка и исследование технологических основ электронно-лучевого формирования поверхности монокристаллических подложек Б^С для создания микро- и наноструктур.

Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи: • обобщение и выявление особенностей и закономерностей методов подготовки поверхности монокристаллических подложек Б1С для формирования на них микро- и наноструктур;

• разработка комплексной модели физико-химических процессов формирования поверхности монокристаллических подложек 81С при обработке структуры Б^БЮ движущимся низкоэнергетическим ленточным электронным лучом, которая учитывает нелинейные температурные зависимости теплофюических и физико-механических свойств материалов структуры;

• теоретическое исследование термодинамических закономерностей процессов межфазного взаимодействия в системе расплав Б! - подложка ЯЮ;

• разработка методики оптимизации режимов электронно-лучевой обработки поверхности монокристаллических подложек БЮ;

• исследование влияния электронно-лучевой обработки на морфологию поверхности монокристаллических подложек БЮ и электрофизические характеристики тестовых структур.

Объект исследования

Образцы монокристаллических подложек п-бН-БЮ.

Научная новизна работы

1. Разработана комплексная модель физико-химических процессов формирования поверхности монокристаллических подложек 8Ю при ЭЛО структуры Б^С, с учетом температурной зависимости теплофюических и физико-механических свойств материалов структуры.

2. Установлены термодинамические закономерности процессов межфазного взаимодействия расплава с подложкой с учетом нелинейных температурных зависимостей теплофюических свойств материалов структуры, и их корреляция с режимами ЭЛО структуры Бь^С.

3. Предложена кинетическая модель формирования близкой к атомарно-гладкой поверхности монокристаллических подложек при ЭЛО структуры Б^БЮ.

Практическая ценность работы:

1. Установлена область оптимальных режимов электронно-лучевого формирования близкой к атомарно-гладкой поверхности монокристаллических подложек которая обеспечивает шероховатость менее 0,3 нм и отсутствие нарушенного слоя.

2. Разработан технологический процесс электронно-лучевого формирования поверхности монокристаллических подложек который обеспечивает шероховатость поверхности менее 0,3 нм и отсутствие нарушенного слоя.

3. Разработан технологический процесс получения омических контактов без термообработки на основе "П/п-бН-БЮ (1 х 1017 см'3) и сформированы контакты со следующими характеристиками: переходным сопротивлением З,6><10'3 Ом-см"2 и плотностью поверхностных состояний на границе раздела порядка 1012 см'2.

Положения, выносимые на защиту

1. Механизм формирования близкой к атомарно-гладкой поверхности монокристаллических подложек при ЭЛО структуры Б^С.

2. Термодинамические закономерности процессов межфазного взаимодействия расплава с подложкой БЮ при ЭЛО структуры 81/Б1С, с учетом нелинейных температурных зависимостей теплофизических свойств материалов структуры.

3. Технологический маршрут формирования поверхности монокристаллических подложек и режимы ЭЛО структуры Б^БЮ.

4. Экспериментальные закономерности влияния режимов ЭЛО на характеристики морфологии поверхности БЮ и электрофизические характеристики контактов Т1/п-6Н-81С (1 х 1017 см-3).

Реализация результатов работы

Результаты диссертационной работы использованы в госбюджетных научно-исследовательских работах кафедры ТМ и НА в 2005 г. «Разработка и исследование технологических процессов изготовления контактов к БЮ методами импульсной термообработки» (№ гос. регистрации 01200502598) и в 2008-2009 гг. «Разработка теоретических основ построения микросистем, наносистем и программно-аппаратных комплексов для мониторинга окружающей среды» (внутр. №13050).

Результаты диссертационной работы внедрены на предприятиях: ЗАО «Завод Кристалл» (г. Таганрог), ОАО «НПП КП «Квант» (г. Ростов-на-Дону) а также в учебный процесс на кафедре ТМ и НА ТТИ ЮФУ.

Апробация работы

Международном семинаре «Карбид кремния и родственные материалы» (185С1Ш-2009), Великий Новгород, 2009; Международном симпозиуме «Нанофизика и наноэлектроника», Нижний Новгород, 2007; Международной научно-технической конференции «Микро- и нанотехнологии в электронике», Приэльбрусье, 2009; Международных научных конференциях «Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии», Кисловодск, 2005, 2006; Ежегодных научных конференциях студентов и аспирантов базовых кафедр южного научного центра РАН, Ростов-на-Дону, 2005-2007, 2009; Международных научно-технических конференциях по фотоэлектронике и приборам ночного видения, Москва, 2006, 2007; Международной научно-технической школе-конференции «Молодые ученые - науке, технологиям и профессиональному образованию в электронике», Москва, 2006; Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика», Зеленоград, 2006; Российской студенческой научно-технической конференции «Вакуумная техника и технология», Казань, 2007; Всероссийском смотре-конкурсе научно-технического творчества студентов высших учебных заведений «ЭВРИКА-2005», Новочеркасск, 2005; Международной научной конференции и школе-семинаре «Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники», Дивноморское, 2006; Всероссийской научной конференции студентов и аспирантов «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления», Таганрог, 2006; Научно-технической конференции профессорско-преподовательского

состава, аспирантов и сотрудников Таганрогского государственного радиотехнического университета (ТРТУ), Таганрог, 2006.

Результаты работы отмечены медалью и дипломами ряда конференций и конкурсов научных работ: открытого конкурса Министерства образования на лучшую научную работу студентов по естественным, техническим и гуманитарным наукам в высших учебных заведениях Российской Федерации (Москва, в 2007 - медаль и диплом; в 2006 - диплом); Международной научно-технической школы-конференции «Молодые ученые - науке, технологиям и профессиональному образованию в электронике» (Москва, 2006); Всероссийского смотра-конкурса научно-технического творчества студентов (Новочеркасск, 2005).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 24 печатные работы, из них 3 публикации в журналах, входящих в Перечень ВАК. Во ВНИИТЦ зарегистрировано 2 отчета по НИР.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения - общих выводов, списка использованной литературы. Объем работы составляет 171 страниц, включая 57 рисунков, 23 таблицы, 73 формулы и 175 наименований списка использованной литературы, а также 3 приложения.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В введении обоснована актуальность темы диссертации, приведены цель работы, основные задачи, научная новизна и практическая значимость работы, приведены сведения ее апробации и структуре.

В первой главе представлен анализ влияния поверхности подложек БЮ на формирование микро- и наноструктур. Показано, что морфология, структура и электрофизические параметры эпитаксиальных слоев Э1С и приборов на их основе в значительной мере определяются состоянием поверхности подложки, ее чистотой и параметрами нарушенного слоя (НС). Выявлены дефекты, оказывающие наиболее отрицательное влияние на формирование и работу приборных структур, при этом показано, что уменьшение их концентрации происходит при уменьшении среднеквадратического значения (СКЗ) шероховатости поверхности до 0,1-0,6 нм. Выполнено обобщение, выявлены особенности и закономерности методов подготовки поверхности монокристаллических подложек БЮ для формирования на них микро- и наноструктур. Проведен анализ современных способов механической обработки и ХМП, химического и газового травления, термического травления, вакуумного отжига, плазменного травления, лазерной обработки, жидкофазной эпитаксии и электронно-лучевой обработки (ЭЛО); выделены их достоинства, недостатки, и область применимости, а также предельные значения остаточной шероховатости поверхности и толщины НС. Сделан вывод о необходимости подготовки поверхности с СКЗ шероховатости менее 0,5 нм и отсутствием НС. Основываясь

на результатах анализа, предложен способ формирования поверхности монокристаллических подложек SiC, основанный на растворении нарушенного слоя подложки в расплаве Si при ЭЛО.

Отсутствие механизма и адекватной модели физико-химических процессов выбранного решения определило цель и постановку задач работы.

Во второй главе представлен анализ физико-химических процессов формирования поверхности подложки при ЭЛО структуры Si/SiC. Предложен механизм формирования близкой к атомарно-гладкой поверхности монокристаллических подложек SiC, и показана последовательность физико-химических процессов, протекающих в системе расплав Si - подложка SiC, приводящих к формированию поверхности с остаточным СКЗ шероховатости менее 0,3 нм и отсутствием НС.

Для выявления наиболее вероятных реакций межфазного взаимодействия в структуре Si/SiC при ЭЛО проведен термодинамический анализ системы

a-Si+b-C + c-Six_xCx + d-SiC = e-SiC + f-Sii_YCY +g-Si + h-C, где x,y Ф 0; a-h = 0, 1,2,....

на основании критерия AG (7) < 0 в диапазоне температур от 298 до 3300 К гт гТ ДС (Jл

йС(Г) = ЛН2°д8 + Аср (T)dT - TAS°93 - Т dTt (2)

J298 -'298 1

Где AG - изменение свободной энергии Гиббса реакции, АЯ298° - изменение стандартной энтальпии реакции, AS29$" - изменение стандартной энтропии реакции; Дср - изменение теплоемкости реакции.

Показано отсутствие синтеза высших и низших карбидов кремния при ЭЛО, при этом вероятными оказываются реакции плавления Si, синтеза и растворения SiC, т.е. Si^)+C<-*SiC. Анализ позволил установить наличие температуры (> 1685 К) равновесия реакций синтеза и растворения SiC и ее значение, при котором в расплав Si переходит определенная концентрация материала подложки, а также соответствующий рабочий диапазон концентрации растворенного материала подложки от 263 ррш (1685 К) до 990 ррш (1873 К).

Приведены результаты исследования кинетики растворения поверхности монокристаллической подложки SiC в расплаве Si при ЭЛО, которые показали, что остаточные шероховатость поверхности подложки и НС определяются толщиной удаляемого слоя подложки, в свою очередь, зависящую от исходного состояния поверхности подложки, толщины и температуры слоя расплава, и длительности взаимодействия (рис. 1).

С учетом фактора шероховатости поверхности подложки F2, коэффициента грани Кд и константы скорости D/ö0, кинетика процесса растворения слоя монокристаллического SiC толщиной Ah2 в расплаве Si толщиной h\ при средней температуре Та1 за время t описывается зависимостью (рис. 2):

Дh2(hvTallF2,t) = ¡hj-C2(Tal) (l - e^l^ tjj (3)

где p - плотность; С и D - растворимость SiC (выраженная в массовой доле) и коэффициент диффузии С в расплаве Si; индекс 1 соответствует расплаву Si, 2 -подложке SiC.

40 /2,,1

н2,

нм

10

0.1

1700

1800

Т. К

Рис. 1 Зависимость предельной толщины растворенного слоя БЮ от толщины и температуры расплава

Рис. 2 Кинетика растворения слоя БгС при температуре расплава 81 -1800 К а) И\ = 35 мкм, б) к\ = 1,3 мкм

На основании (3) установлено соответствие диапазонов среднего уровня высоты поверхности (статистический параметр шероховатости) и толщины удаляемого слоя подложки БЮ, которые для экспериментальных образцов составили от 0,55 до 15,4 нм при СКЗ шероховатости исходной поверхности от 0,53±0,12 до 6,67±0,60 нм.

Скорость насыщения процесса растворения пропорциональна шероховатости поверхности /•* (рис. 2), при этом толщина слоя Б1С перешедшего в расплав стремится к предельному значению при соответствующей температуре. Время насыщения, при котором 95% предельной толщины слоя БЮ переходит в

расплав 81, можно оценить как т = 3 50 А/г 0(Та1)

Изменение растворимости БЮ от температуры расплава, а также тот факт, что зависимость кинетики растворения от температуры имеет экспоненциальный характер, привели к необходимости определения более точного распределения температуры, времени жидкофазного взаимодействия в структуре при ЭЛО, а также динамики их изменений на основании численного решения тепловой задачи с фазовым переходом обработки структуры Б^Ю движущимся низкоэнергетическим лучом.

Приведены результаты расчета распределения температуры (рис. 3) и ее градиента в структуре а также их зависимости от параметров режима ЭЛО

(толщины слоя Б!, мощности и скорости луча (рис. 4); температуры предварительного нагрева 2/).

Установлено, что учет нелинейных температурных зависимостей теплофизических свойств материалов структуры, распределения потока мощности в луче типа Гаусса, а также потерь тепла излучением в зависимости от режимов приводит к уточнению распределений температуры в структуре до 35 % в сравнении с ранее предложенным аналитическим решением тепловой задачи.

1100

10 х, мм

<3,.Дж/сы:

100

20

.... м- 5 МКМ

ы = 25 мкм

м - 33 мкм

йДД V- 10 си/с

ООО V» 17.5 см/с

ООО V. см/с

□ □□ V» го с к/с

Рис. 3 Распределение температуры в структуре БУБЮ при ЭЛО (толщина слоя 81 35 мкм, 2}= 1100 К (расчет для экспериментальных режимов)

1300 1500 1700 1900 2100 Т„, К

Рис. 4 Зависимость удельной энергии луча от максимальной температуры на на поверхности вЮ при 7}= 1100 К

Анализ показал, что в области малых скоростей (до 10 см/с) значение температуры имеет сильную зависимость от мощности луча и скорости обработки. Выявлено, что влияние фазового перехода и теплофизических свойств слоя и подложки на распределение температуры возрастает с увеличением скорости обработки. Изгибы, соответствующие фазовым переходам плавления и кристаллизации в приобретают вид ступенек. Первый, сокращенный - за счет преобладания экспоненциального нарастания мощности, второй, релаксационный, объясняется температурной зависимостью физико-химических свойств БЬ^С структуры.

Установлено, что область наибольшего градиента температуры соответствует распределению температуры в осевом направлении по глубине подложки вблизи центра теплового источника, а значение градиента пропорционально скорости луча и обратно температуре предварительного подогрева 7}. Приведены результаты оценки термоупругих напряжений по глубине подложки в области наибольшего градиента температуры (рис. 5).

Анализ термоупругих напряжений показывает, что минимизация возникающих при ЭЛО напряжений может проводиться в основном за счет повышения фоновой температуры (см. рис.5) до 1100 - 1300К, при этом увеличение температуры предварительного нагрева с 1100 К до 1300 К, позволяет

О-.МШ50

-50

-100

jí^L** * *

• * / // * S7 V» VA « \\> *

' — 35 мкм; г 1.3 мкм -35 мкм, 1.3 мкм UOOK 1100 к 1300 к 1300 к W

О 100 200 300

Рис. 5 Распределение наибольших значений напряжений по глубине в подложке SiC в области малой скорости: при Tf 1100 К (расчет для экспериментальных режимов), и 1300 К (теоретическое)

не только снизить в 1,5-2,0 раза напряжения в подложке при ЭЛО, но также уменьшить на 30-35% мощность луча при сохранении остальных параметров режимов и технического результата, поэтому именно эти температуры целесообразно использовать для предварительного подогрева структур.

Установлено, что во всем температурном диапазоне ЭЛО предел прочности и толщина подложки SiC выше, чем у слоя Si и соответственно релаксация напряжений происходит в слое Si. Полная релаксация наступает после удаления с подложки слоя Si.

На основании анализа процесса термокапиллярного переноса, инициируемого градиентом температуры на поверхности Si, показано, что в зависимости от режимов ЭЛО толщина слоя расплава над поверхностью подложки может меняться и должна учитываться в (3), в зависимости от скорости луча, критическое значение последней (табл. 1) для заданного допустимого отклонения Дh толщины определяется

gftt3tb4>

2¡.i

Vb0ftV<r 1 -

V>-

exp (—bx{) - bx¡exp (-bx,))|

2/«50.r,A/i

Оценка критической Г при заданном значении Ah

(4)

Таблица 1

% Пл = 1,3 мкм. см/с ^А1 = 35мкм, СМ/С

20 6xlO-J 2,6

30 4,3x10"3 1,7

40 3,2*10"" 1,3

50 2,6xlO"J 1,0

При этом установлено, что в широкой области режимов ЭЛО конвективным переносом тепла можно пренебречь, а задача термокапиллярного переноса может решаться независимо от тепловой.

Анализ выражения (4) и данных табл.1 показывает, что увеличение толщины наносимого слоя Si на подложку приводит к необходимости повышения скорости луча. При использовании слоев толщиной более 30-35 мкм в условиях перегрева расплава более чем на 150 К с целью уменьшения давления насыщенного пара Si над структурой и постоянства толщины расплава рекомендуется на поверхности слоя Si формировать дополнительное покрытие (например Si02).

Таким образом, установлено, что в процессе растворения имеют место нелинейное изменение толщины и температуры расплава вдоль поверхности подложки, а также температуры расплава по толщине. Учет изменений указанных параметров, а также растворимости и коэффициента диффузии в двумерном случае может быть выполнен усреднением параметров посредством интегрирования выражения (3). Учитывая также уменьшение фактора шероховатости вызванного изменением морфологии поверхности при растворении, были получено более точное значение толщины удаленного слоя подложки. При этом расчет по выражению (3) представляет оценку толщины при фиксированных значениях параметров и дает заниженные -15% значения (15,4 и 0,55 нм) относительно уточненных значений 16,2 и 0,7 нм (рис. 2).

В третьей главе приведены результаты экспериментальных исследований влияния режимов ЭЛО структуры Si/SiC на морфологию поверхности и НС подложки SiC, а также на электрофизические характеристики тестовых структур Ti/n-6H-SiC (1-Ю17 см"3).

Анализ экспериментальных данных морфологии {0001} граней подложки 6Н-SiC показывает, что в результате ЭЛО поверхность стала однородной с гладкостью близкой к атомарной (рис. 6). Шероховатость (0001) поверхности снизилась в в 2223 раза (и составила Rz = 1,14±0,11 им и Rq = 0,27±0,02 нм), а (0001) поверхности в 1,5-2,0 раза (и составила Rz = 1,05±0,12 нм, a Rq = 0,30±0,06 нм) (табл. 2). При этом протяженность террас составила 500 нм, а высота ступеней 0,5-1,0 нм, что соответствует 2-4 двойным слоям Si-C. Доверительные интервалы всех параметров в результате электронно-лучевой обработки сократились на порядок (табл. 2).

Анализ соотношения шероховатости поверхности подложки и размера различимых на ней объектов показал, что в результате ЭЛО подложки SiC минимальный размер различимых объектов на поверхности уменьшился в 2^23 раза, при этом полученные значения перешли из наноразмерной области в ангстремную и для обеих граней 6H-SiC составили 0,8-1,2 нм при уровне различимости 80-95%.

Результаты анализа исследования режимов формирования поверхности подложек SiC при ЭЛО показали, что разность средних высот неровностей, эквивалентная толщине слоя SiC удаляемого за счет ЭЛО, пропорциональна толщине нанесенного слоя Si и энергии луча, при этом указанная зависимость имеет преобладающе влияние в области малых (< 10 см/с) скоростей луча, что хорошо коррелирует с представленными в Главе 2 результатами расчета, предложенным механизмом процесса формирования поверхности подложки SiC при ЭЛО и подтверждает адекватность разработанной физико-химической модели.

а) б)

Рис. 6 АСМ-изображения поверхностей до и после ЭЛО: а) (0001 ) и б) (0001)

Таблица 2

Влияние ЭЛО на па

Параметр (0001) грань (0001)грань

до ЭЛО после ЭЛО до ЭЛО после ЭЛО

Размах высот, нм 52,67±1,88 2,27±0,24 4,61±0,52 2,04±0,21

Высота неровностей (/&), нм 26,02±0,89 1,14±0,11 2,35±0,28 1,05±0,12

Средний уровень, нм 16,63±1,38 1,19±0,19 2,02±0,55 1,01±0,10

Сред, арифм. шерох., нм 5,09±0,60 0,21±0,02 0,39±0,09 0,23±0,06

Станд. откл, нм 4,23±0,17 1,11±0,08 1,44±0,19 1,06±0,08

СКЗ шерох. (Л!^), нм 6,67±0,60 0,27±0,02 0,53±0,12 0,30±0,06

Ассиметрия, - 0,91±0,17 -0,02±0,08 0,91±0,41 0,27±0,05

Эксцесс, - 2,34±1,63 0,00±0,12 3,83±0,50 0,63±0,41

Установлен рекомендуемый интервал значений параметров режимов ЭЛО подложек БЮ, характеризующихся средней высотой неровностей исходной поверхности от 0,63 до 15,44 нм. При этом уменьшение скорости обработки с 2,0 см/с до 1,0 см/с и увеличение толщины наносимого слоя Б1 с 1,3 мкм до 35 мкм целесообразно проводить при обработке образцов со средней высотой неровностей исходной поверхности в диапазоне от 0,63 нм до 15,44 нм, соответственно (рис. 7).

14,41 ^г-поок, кВт/см2 15,4

1,3 35,0

Рис. 7 Режимы ЭЛО обеспечивающие полученный технический результат одп _ экспериментальные режимы

Зависимость разности средних высот неровностей от режимов обработки соответствует рассчитанной зависимости толщины удаляемого слоя БЮ по разработанной модели (3). Полученная методическая погрешность 5-10%, обусловлена неконтролируемыми потерями мощности луча при теплопередаче, и может быть учтена введением поправочного коэффициента К^ = 0,05-0,1 в выражении (3), и тогда< Д^г >= Д^2(1 —

Для исследования влияния ЭЛО на структуру и параметры поверхности подложек формировались тестовые структуры контактов Т1/п-6Н-Б1С.

Сравнительный анализ экспериментальных данных морфологии пленки И нанесенной на исходную подложку и подложку прошедшую ЭЛО показал, что на подложах прошедших ЭЛО зернистая структура пленки "Л становится более однородной, равномерной и плотной (рис. 8, 9). Рельефность, развитость и шероховатость поверхности пленки на подложке прошедшей ЭЛО меньше чем на исходной подложке на 9-10%, 20-22% и 29-34% соответственно; концентрация зерен и доля фазы больше в 1,60 и 1,45 раз, соответственно; средний диаметр зерна меньше в 1,15 раз. Равномерность и периодичность профиля поверхности пленки возрастает при переходе от исходной подложки к подложке прошедшей ЭЛО, при этом первой соответствует рыхлая структура поверхности пленки "П с концентрацией пор порядка 10 мкм"2, а последней - более однородная, равномерная и плотная, поры не выявлены (рис. 8).

Наблюдаемые изменения структуры и морфологии пленки И позволяют сделать заключение об удалении НС подложки при ЭЛО структуры Б1/Б1С (рис. 8).

О 0.1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0Лмкм 0 0,1 0.2 11,3 0,4 (1,5 0.6 0,7 0,8 (Р,').икч

а) б)

Рис. 9 Фазовые изображения поверхности пленки И а) на исходной подложке, б) на подложке после ЭЛО

Последующие исследования показали, что вольтамперные характеристики (ВАХ) контактов Т^бН-БЮ на исходной подложке и подложке прошедшей ЭЛО различаются (рис. 10). При этом на исходной подложке контакты - выпрямляющие с высотой барьера Шоттки 0,60 эВ, а на подложке, прошедшей ЭЛО - омические с удельным переходным сопротивлением 3,6-10"3 Ом-см"2 (табл. 3).

Указанное изменение может быть объяснено ослаблением закрепления уровня Ферми на поверхностных состояниях (ПС), плотность которых на исходных подложках высока ~1013 см"2эВ"' (табл.3). После ЭЛО подложки 81С происходит удаление НС и снижение плотности ПС до 1012 см"2эВ"!. При этом ослабляется закрепление уровня Ферми, что соответствует увеличению параметра наклона с 0,16 до 0,41, и в контакте И/п-бН-БЮ начинают доминировать закономерности предела Шоттки, а контакт становится омическим, так как работа выхода "П (4,1 эВ) меньше сродства к электрону бН-БЮ (4,7 эВ).

о 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 мки

Рис. 8 Профилограммы поверхности пленки Тк 1 - на исходной подложке, 2 - на подложке после ЭЛО

1

А/см2

1

Рис. 10 ВАХ контактов И/п-бН^С «-е-» - подложка без ЭЛО; - подложка прошедшая ЭЛО

Таблица 3

Параметры контактов Т1 к (ООО 1) поверхности подложки п-6Н-Б1С

Параметр Исходная Прошедшая ЭЛО

Фактор идеальности, я, - 1,900±0,017 16,824±0,874

Высота барьера, /рь, эВ 0,601±0,003 0,351±0,001

Плотность тока насыщения, мА/см2 2,069±1,772 684Ш223

Переходное сопротивление, Яс, мОмхсм2 76122±81480 3,782±0,676

Плотность ПС, 0Пс, см"2эВ"' 3,781хЮ" 1,661x10"

Наклон, у, - 0,163 0,405

Разработан технологический процесс ЭЛО монокристаллических подложек Б1С, который включает следующие этапы: 1) комплексная очистка подложек Б1С;

2) определение параметров шероховатости поверхности подложек Б1С;

3) нанесение на поверхность ЭгС слоя Б1; 4) ЭЛО структуры Б1/БЮ при соответствующих данным 2 этапа режимах; 5) удаление модифицированной пленки/слоя Б1; 6) комплексная очистка подложек Б1С; 7) определение параметров шероховатости поверхности подложек БЮ после ЭЛО.

Технологических процесс получения омических контактов к БЮ дополнительно к предыдущему включает этапы: 8) нанесение пленки N1 на (0001) грань, 9) нанесение пленки Т1 на (ООО 1) грань подложки.

Результаты сравнительного анализа методов подготовки поверхности подложек БЮ показали возможность замещения серии этапов ХМП одним этапом ЭЛО. При этом обеспечение достижения наилучшего технического результата - снижение шероховатости и удаление НС определяется условием, при котором характерные

размеры остаточного НС с предыдущего этапа ХМП сравнимы и менее критического значения толщины НС, который может быть удален за счет ЭЛО (согласно (3)).

Оценка частного случая ЭЛО при диаметре катода Ъ = 350 мкм показала заменимость серии этапов ХМП начиная с 14, а наилучший результат обеспечивается при выполнении условия, когда толщина НС после 13 этапа, не превышает 16-20 нм (рис. 11).

Механическая обработка _1 — 9 этапы_

Химико-механическая полировка ___10- 19 этапы_

>40

1

40

1

— 20

1

14

7

~ПГ 0,8

+

11 <0,8

1

12 0,35

1

13 0,12

ЭЛО

ппи усл. НЧ16- 20) нм 1<д~0,3 нм, Н~0 нм

(8-10)—30 мин, 500-700 мкм Яу~(16-35) им. им, Н<5 мкм пекоменд. уд. Н-10 мкм

(3-4)-50 ч, 1-10 мкм, 50-400 нм/ч Г(сГ-0,Знм,Н<5нм рекоменд. уд. Н<1 Рим

Рис. 11 Блок-схема технологических процессов подготовки подложек БКГ:

I • - традиционного (МП-ХМП), и С--' - предлагаемого (МП-ХМП-ЭЛО)

в этапных блоках размер частиц абразива указан в микрометрах

В заключении сформулированы основные результаты работы.

1. Разработана комплексная модель процесса электронно-лучевого формирования поверхности монокристаллических подложек Б1С на основе физико-химических особенностей процесса ЭЛО структуры Б^БЮ.

2. Предложен механизм формирования поверхности монокристаллических подложек БЮ близкой к атомарно-гладкой при ЭЛО структуры Б^С.

3. Экспериментально установлена связь параметров морфологии поверхности подложки и процесса ЭЛО: формирование поверхности с шероховатостью порядка 0,3 нм при растворении слоя 0,63-15,44 нм (мощности 14,4-15,4 кВт/см2, скорости луча 1-2 см/с, и температуре предварительного подогрева 1100 К).

4. Разработан технологический процесс электронно-лучевого формирования поверхности монокристаллических подложек БЮ. Получены близкие к атомарно-гладким поверхности {0001} граней монокристаллических подложек п-6Н-81С с СКЗ шероховатости -0,3 нм и отсутствием НС.

5. Разработан технологический процесс получения омических контактов без термообработки на основе Ti/n-6H-SiC (1 х 1017 см"3). Получены омические контакты со следующими характеристиками: переходным сопротивлением 3,6x10"3 Ом-см"2 и плотностью поверхностных состояний на границе раздела порядка 1012 см"2.

В приложениях приведены: свойства SiC, температурные зависимости свойств SiC и Si; список реакций и соответствующие им данные энергии Гиббса в системе Si-C-SiC в области температур от 289 К до 3000 К; акты внедрения на промышленных предприятиях и научных организациях, а также использования научных результатов в учебном процессе.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Авдеев С.П., Кравченко A.A., Гусев Е.Ю. Влияние электронно-лучевой обработки на параметры фотоэмитирующих структур и фактор шума МКП // Прикладная физика. 2007. № 3. С. 67-73.

2. Авдеев С.П., Агеев О.А, Гусев Е.Ю., Чередниченко Д.И. Применение финишной электронно-лучевой обработки для получения полупроводниковых и диэлектрических подложек для микро- и нанотехнологии // Известия ТРТУ. 2006. №9(64). С. 116.

3.Агеев О.А, Гусев Е.Ю. Электрическое поле и ЭДС Дембера в SiC при быстрой термической обработке // Известия ТРТУ. 2004. № 1. С. 106.

Публикации в других изданиях

4. Моделирование процесса обработки карбида кремния электронным лучом / С.П. Авдеев, O.A. Агеев, Е.Ю. Гусев, А.Г. Клово // Карбид кремния и родственные материалы, ISSCRM-2009: материалы VI междунар. науч. семинара (Великий Новгород, 27-29 мая, 2009). Великий Новгород: Изд-во. НовГУ, 2009. С. 142-146.

5.Модификация поверхности подложек карбида кремния электронным лучом / С.П. Авдеев, O.A. Агеев, Е.Ю. Гусев, Д.И. Чередниченко // Карбид кремния и родственные материалы, ISSCRM-2009: тезисы докладов VI междунар. науч. семинара (Великий Новгород, 27-29 мая, 2009). Великий Новгород: Изд-во НовГУ, 2009. С. 138-141.

6. Исследование влияния электронно-лучевой обработки на наноструктуру поверхности подложек для наноэлектроники / С.П. Авдеев, O.A. Агеев, Е.Ю. Гусев, Д.И. Чередниченко, А.Г. Клово, Н.И. Алябьева // Нанофизика и наноэлектроника: материалы XI междунар. симп. (Нижний Новгород, 10-14 мар., 2007). Нижний Новгород: Изд-во ИФМ РАН, 2007. Т. 2. С. 450-451.

7. Авдеев С.П., Агеев O.A., Гусев Е.Ю. Кинетика процесса растворения карбида кремния в расплаве кремния // Микро- и нанотехнологии в электронике: материалы межунар. науч.-техн. конф. (Приэльбрусье, Россия, 21-27 сент., 2009). Нальчик: Изд-во Каб.-Балк. ун-та, 2009. С. 77-79.

8. Влияние электронно-лучевой обработки на амплитудные параметры поверхности подложек карбида кремния / С.П. Авдеев, O.A. Агеев, Е.Ю. Гусев, Д.И. Чередниченко // Химия твердого тела и современные микро- и

нанотехнологии: труды VI междунар. науч. конф. (Кисловодск, 17-22 сент., 2006). Ставрополь - Кисловодск: Изд-во СевКавГТУ, 2006. С. 441-443.

9. Авдеев С.П., Агеев O.A., Гусев Е.Ю. Влияние электронно-лучевой обработки на морфологию поверхности монокристаллов карбида кремния // Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии: труды V междунар. науч. конф. (Кисловодск, 18-23 сент., 2005). Ставрополь -Кисловодск: Изд-во СевКавГТУ, 2005. С. 301-302.

Ю.Гусев Е.Ю. Термодинамический анализ в структуре Si/SiC при обработке электронным лучом // ЮНЦ РАН: материалы V ежегод. науч. конф. студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН (Ростов-на-Дону, 827 апр, 2009). Ростов-на-Дону: Изд-во ЮНЦ РАН, 2009. С. 148-149.

11. Гусев Е.Ю., Алябьева Н.И. Изучение нестационарных температурных полей в структуре Si/SiC при электронно-лучевой обработке // ЮНЦ РАН: материалы V ежегод. науч. конф. студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН (Ростов-на-Дону, 8-27 апр., 2009). Ростов-на-Дону: Изд-во ЮНЦ РАН, 2009. С. 149-150.

12. Алябьева Н.И., Гусев Е.Ю. Экспериментальные и теоретические исследования процессов обработки подложек карбида кремния и сапфира высококонцентрированными заряженными потоками частиц // ЮНЦ РАН: материалы III ежегод. науч. конф. студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН (Ростов-на-Дону, 5-24 апр., 2007). Ростов-на-Дону: Изд-во ЮНЦ РАН, 2007. С. 182-183.

13.Гусев Е.Ю. Влияние режимов электронно-лучевой обработки на морфологию поверхности монокристаллов карбида кремния // ЮНЦ РАН: материалы II ежегод. науч. конф. студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН (Ростов-на-Дону, 5-26 апр., 2006). Ростов-на-Дону: Изд-во ЮНЦ РАН, 2006. С. 151-152.

14. Гусев Е.Ю. Формирование атомарно-гладких поверхностей подложек для изготовления наноразмерных структур методом финишной электронно-лучевой полировки // ЮНЦ РАН: материалы I ежегод. науч. конф. студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН (Ростов-на-Дону, 15-21 апр., 2005). Ростов-на-Дону: Изд-во ЮНЦ РАН, 2005. С. 252-253.

15. Подготовка подложек карбида кремния для приборов экстремальной электроники методом электронно-лучевой обработки / С.П. Авдеев, O.A. Агеев, Е.Ю. Гусев, Д.И. Чередниченко // Молодые ученые - науке, технологии и профессиональному образованию в электронике: материалы IV междунар. науч. шк.-конф. (Москва, 5-9 дек., 2006). М.: Изд-во МИРЭА, 2007. Ч. 2. С. 273-276.

16. Гусев Е.Ю. Разработка технологии суперфинишной обработки поверхности монокристаллов карбида кремния на основе электронно-лучевого воздействия // Микроэлектроника и информатика-2006: тезисы докладов 13-ой Всерос. межвуз. науч.-техн. конф. студ. и асп. (Зеленоград, 19-21 апр., 2006). Зеленоград: Изд-во МИЭТ, 2006. С. 32.

17. Гусев Е.Ю. Разработка и исследование технологии финишной электроннолучевой обработки подложек карбида кремния для устройств экстремальной электроники // Всерос. конкурс на лучшие науч. работы студ. по техническим наукам (проекты в области высоких технологий): тезисы проектов. М.: Изд-во МИЭМ, 2004. Т. 2. С. 50Ф-509.

18. Повышение механической и химической устойчивости поверхности оптического стекла боролантановой группы / С.П. Авдеев, С.Н. Петров, П.В. Серба, Е.Ю. Гусев // Фотоэлектроника и приборы ночного видения: материалы XX междунар. науч.-техн. конф. (Москва, 27-30 мая, 2008). М.: ФГУП НПО «Орион», 2008. С. Е90.

19. Авдеев С.П., Кравченко A.A., Гусев Е.Ю. Влияние электронно-лучевой обработки на параметры фотоэмитирующих структур и фактор шума МКП // Фотоэлектроника и приборы ночного видения: материалы XIX междунар. науч.-техн. конф. (Москва, 23-26 мая, 2006). М.: ФГУП «НПО «Орион», 2006. С. У69.

20. Electron-beam processing effect on photoemitting-structures parameters and the noise factor of microchannel plates / Sergey P. Avdeev, Aleksandr A. Kravchenko, Sergey N. Petrov, Evgeny Yu. Gusev // Proceedings of the SPIE. 2007. Vol. 6636(-19). PP. 66360K1-66360K7.

21. Исследование технологии электронно-лучевой модификации поверхности подложек карбида кремния для наноэлектроники и экстремальной электроники / С.П. Авдеев, O.A. Агеев, Е.Ю. Гусев, Д.И. Чередниченко // Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники, ПЭМ 2006: материалы конф. (Дивноморское, Краснодарский край, 24-29 сент., 2006). Таганрог: Изд-во ТРТУ,

2006. Ч. 1.С. 142-145.

22. Теоретические и экспериментальные исследования технологии электроннолучевой обработки подложек бН-SiC в вакууме / Алябьева Н.И., Агеев O.A., Гусев Е.Ю., Д.И. Чередниченко // Вакуумная техника и технология: материалы III Рос. студ. науч.-техн. конф. (Казань, 10-12 апр., 2007). Казань: Изд-во КГТУ,

2007. С. 96-98.

23. Агеев O.A., Гусев Е.Ю. Разработка технологии финишной электроннолучевой обработки поверхности монокристаллов карбида кремния // ЭВРИКА-2005: материалы Всерос. см.-конк. науч. творчества студ. высш. учеб. зав. (Новочеркасск, 5-6 дек., 2005). Новочеркасск: Изд-во ЮРГТУ (НПИ), 2005. С. 156-160.

24. Гусев Е.Ю. Подготовка поверхности монокристаллов карбида кремния методом электронно-лучевой обработки // Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления: материалы VIII Всерос. науч. конф. студ и асп. (Таганрог, 19-20 окт., 2006). Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2006. С. 260-261.

В работах, опубликованных в соавторстве, лично автору принадлежат: в [1,2,5-7,12,15,18-23] - экспериментальные результаты по исследованию влияния электронно-лучевой обработки на характеристики полупроводниковых и диэлектрических материалов; [2, 5,6-9,12, 15,18,20-23] - АСМ-данные и их анализ; [3] - результаты исследования влияния температуры обработки на напряженность внутреннего электрического поля; [7] - кинетическая модель расчета удаляемого слоя с поверхности подложки при ЭЛО структур Si/SiC [4,11] - тепловая модель с фазовым переходом ЭЛО структур Si/SiC; [10] - термодинамический анализ межфазного взаимодействия в системе расплав Si - подложка SiC; [3,4,6,7] - анализ физико-химических процессов при ЭЛО; [12, 19] - результаты теоретического исследования ЭЛО материалов [15,21-23] - технологические маршруты формирования поверхности монокристаллических подложек SiC.

Тип. ТТИ ЮФУ Заказ № тир. 100 Экз.

Издательство Технологического института Южного федерального университета в г. Таганроге

ГСП - 17А, Таганрог, 2В, Некрасовский, 44 Типография Технологического института Южного федерального университета в г. Таганроге

Таганрог, 28, ГСП 17А, Энгельса, 1

Список сокращений.

Введение.

Глава 1. Влияние поверхности подложек SiC на формирование микро- и наноструктур.

1.1 Влияние поверхности подложек SiC на эпитаксиальный слой и характеристики приборных структур.

1.2 Методы формирования поверхности подложек SiC.

1.3 Термодинамические процессы в системах Si-C и Si-SiC.

1.4 Выводы, постановка цели и задач.

Глава 2. Анализ физико-химических процессов формирования поверхности подложек SiC при ЭЛО структуры Si/SiC.

2.1 Тепловые процессы.

2.2 Анализ термоупругих напряжений.

2.3 Анализ термокапиллярных процессов в зоне жидкой фазы.

2.4 Термодинамический анализ реакций межфазного взаимодействия в структуре расплав Si - подложка SiC.

2.5 Синтез и разложение SiC в расплаве Si.

2.6 Кинетика процесса растворения SiC в расплаве Si.

2.8 Выводы.

Глава 3. Влияние ЭЛО на физические характеристики поверхности подложек

SiC и электрофизические характеристики контактов Ti/n-6H-SiC(0001).

3.1 Экспериментальные методы исследований.

3.2 Исследование шероховатости поверхности подложек SiC.

3.3 Исследование режимов формирования поверхности подложек SiC при ЭЛО.

3.4 Исследование влияния режимов ЭЛО на параметры контактов Ti/6H-SiC.

3.5 Разработка технологического процесса электронно-лучевого формирования поверхности монокристаллических подложек SiC.

3.6 Выводы.

Актуальность диссертационной работы

Приборы на основе эпитаксиальных слоев (ЭС) карбида кремния (SiC) являются базой высокомощных, высокотемпературных и высокочастотных устройств микроэлектроники. Это объясняется уникальностью его свойств и характеристик, отсутствием для ряда применений альтернатив SiC. В настоящее время формируется новый класс приборов микро- и наноэлектроники на основе SiC, обусловленный уникальностью параметров карбида кремния, в частности диодов Шоттки, СИД, транзисторов с высокой подвижностью электронов, МОП-транзиторов, приборов на квантовых ямах на основе гетероструктур, при этом увеличивается степень интеграции БИС на SiC в связи с уменьшением размеров элементов и увеличением качества структуры подзатворного диэлектрика и ЭС, границ раздела и поверхности подложки.

Основным недостатком формирования приборов на SiC является низкий процент выхода годных. Низкая воспроизводимость, нестабильность и неравномерность параметров, высокая дефектность субмикронных и наноразмерных структур в значительной мере обусловлены состоянием поверхности подложки: нарушенным слоем (НС), морфологией и химической чистотой. Сложность формирования расчетных и деградация реальных приборов определяются наличием большой плотности дислокаций и остаточных напряжений в подложке и ЭС, дислокационных центров безызлучательной рекомбинации. Ведущую роль при этом играют винтовые дислокации, ориентированные в [0001] направлении, которые копируются из подложки при росте монокристалла и ЭС.

Необходимым условием улучшения структуры является оптимизация технологии подготовки поверхности подложек SiC. Проблема формирования поверхности с морфологией близкой к атомарно-гладкой и отсутствующим НС, а также вопросы влияния ее физико-химических характеристик на параметры приборов, несмотря на множество работ, остается открытой в области технологии подготовки поверхности подложек микро- и наноэлектроники.

Традиционная промышленная подготовка подложек SiC представляет собой длительный процесс, обусловленный хмногоэтапностью комбинаций различных способов обработки, что дополнительно увеличивает стоимость конечно продукта. Так, ограничением применимости промышленной химико-механической полировки (ХМП), несмотря на характерное среднеквадратическое значение (СКЗ) шероховатости такой поверхности 0,1— 0,6 нм, следует считать остаточный НС, загрязнение поверхности агрессивными реагентами, неэкологичность способа. При этом удаление НС проводится на последующих этапах плазменного или водородного отжига, которые могут привести к увеличению СКЗ шероховатости поверхности.

Следовательно, для получения бездефектных монокристаллических подложек и ЭС SiC требуется разработка новых способов формирования поверхности с морфологией близкой к атомарно-гладкой и отсутствующим НС.

Анализ исследований отечественных и зарубежных работ в этой области показал перспективность лучевых технологий, что объясняется локальностью оказываемого на поверхность воздействия и целенаправленным изменением ее характеристик. Прогрессивные методы обработки поверхности: тепловая, ионно-плазменная, лазерная и электронная обработка характеризуются комплексным решением проблемы формирования поверхности -уменьшением СКЗ шероховатости, удалением НС и очисткой. Анализ показал, что наиболее перспективным является метод электронно-лучевой обработки (ЭЛО), отличающийся большей технологичностью, простотой управления, химической чистотой процесса, вакуумной совместимостью с другими технологическими процессами.

Отсутствие физико-технологических исследований электронно-лучевого формирования поверхности монокристаллических подложек SiC представляет основное препятствие активному использованию метода в промышленности для создания эпитаксиальных микро- и наноструктур. Актуальность проведения таких исследований повышается в связи с ускоренным развитием наноинустрии, где качество состояния поверхности подложек является основополагающим.

Цель и задачи диссертационной работы

Целью диссертационной работы является разработка технологии электронно-лучевого формирования поверхности монокристаллических подложек SiC для создания эпитаксиальных микро- и наноструктур.

В соответствии с поставленной целью, основными задачами диссертационной работы являются следующие:

- обобщение и выявление особенностей и закономерностей методов подготовки поверхности монокристаллических подложек SiC для формирования на них микро- и наноструктур;

- разработка комплексной модели физико-химических процессов формирования поверхности монокристаллических подложек SiC при обработке структуры Si/SiC движущимся низкоэнергетическим ленточным электронным лучом, которая учитывает нелинейные температурные зависимости теплофизических и физико-механических свойств материалов структуры;

- теоретическое исследование термодинамических закономерностей процессов межфазного взаимодействия в системе расплав Si — подложка SiC;

- разработка методики оптимизации режимов электронно-лучевой обработки поверхности монокристаллических подложек SiC;

- исследование влияния электронно-лучевой обработки на морфологию поверхности монокристаллических подложек SiC и электрофизические характеристики тестовых структур.

Объект исследования

Образцы монокристаллических подложек n-6H-SiC.

Научная новизна работы

1. Разработана комплексная модель физико-химических процессов формирования поверхности монокристаллических подложек SiC при ЭЛО структуры Si/SiC, с учетом температурной зависимости теплофизических и физико-механических свойств материалов структуры.

2. Установлены термодинамические закономерности процессов межфазного взаимодействия расплава Si с подложкой SiC и их корреляция с режимами ЭЛО структуры Si/SiC.

3. Предложена кинетическая модель формирования близкой к атомарно-гладкой поверхности монокристаллических подложек SiC при ЭЛО структуры Si/SiC.

Практическая ценность работы;

1. Установлена область оптимальных режимов электронно-лучевого формирования близкой к атомарно-гладкой поверхности монокристаллических подложек SiC, которая обеспечивает шероховатость менее 0,3 нм и отсутствие нарушенного слоя.

2. Разработан технологический процесс электронно-лучевого формирования поверхности монокристаллических подложек SiC, который обеспечивает шероховатость поверхности менее 0,3 нм и отсутствие нарушенного слоя.

3. Разработан технологический процесс получения омических контактов без

17 1 термообработки на основе Ti/n-6H-SiC (1x10 см") и сформированы контакты со следующими характеристиками: удельным переходным сопротивлением 3,6x10" Омсм"~ и плотностью поверхностных состояний на границе раздела порядка 10 ~ см"".

Положения, выносимые на защиту

1. Механизм формирования близкой к атомарно-гладкой поверхности монокристаллических подложек SiC при ЭЛО структуры Si/SiC.

2. Термодинамические закономерности процессов межфазного взаимодействия расплава Si с подложкой SiC при ЭЛО структуры Si/SiC, с учетом нелинейных температурных зависимостей теплофизических свойств материалов структуры.

3. Технологический маршрут формирования поверхности монокристаллических подложек SiC и режимы ЭЛО структуры Si/SiC.

4. Экспериментальные закономерности влияния режимов ЭЛО на характеристики морфологии поверхности SiC и электрофизические характеристики контактов Ti/n-6H-SiC (1 х 1017 см"3).

Внедрение результатов работы

Результаты диссертационной работы использованы в госбюджетных научно-исследовательских работах кафедры ТМ и НА в 2005 г. «Разработка и исследование технологических процессов изготовления контактов к SiC методами импульсной термообработки» (№ гос. регистрации 01200502598) и в 2008—2009 гг. «Разработка теоретических основ построения микросистем, наносистем и программно-аппаратных комплексов для мониторинга окружающей среды» (№ гос. регистрации 01200805219).

Результаты диссертационной работы внедрены на предприятиях: ООО «Завод Кристалл» (г. Таганрог), ОАО «НЛП КП «Квант» (г. Ростов-на-Дону), а также в учебный процесс на кафедре ТМ и НА ТТИ ЮФУ.

Апробация работы

Основные научные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах:

III Международном семинаре «Карбид кремния и родственные материалы» (ISSCRM-2009), Великий Новгород, 2009;

VI Международной научной конференции «Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии», Кисловодск, 2006;

- XI Международном симпозиуме «Нанофизика и наноэлектроника», Нижний Новгород, 2007;

- XIX и XX Международной научно-технической конференции по фотоэлектронике и приборам ночного видения, Москва, 2006, 2007;

- Ill Российской студенческой научно-технической конференции «Вакуумная техника и технология», Казань, 2007;

- Международной научно-технической конференции «Микро- и нанотехнологии в электронике», Приэльбрусье, 2009;

- I, II, III, и V Ежегодной научной конференции студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН, Ростов-на-Дону, 2005-2007,2009;

- Х1П Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика», Зеленоград, 2006;

- Всероссийском смотре-конкурсе научно-технического творчества студентов высших учебных заведений «ЭВРИКА-2005», Новочеркасск, 2005;

- IV Международной научно-технической школе-конференции «Молодые ученые - науке, технологиям и профессиональному образованию в электронике», Москва, 2006;

- X Международной научной конференции и школе-семинаре «Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники», Дивноморское, 2006;

- VIII Всероссийской научной конференции студентов и аспирантов «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления», Таганрог, 2006;

- LII Научно-технической конференции профессорско-преподовательского состава, аспирантов и сотрудников Таганрогского государственного радиотехнического университета (ТРТУ), Таганрог, 2006;

Результаты работы отмечены медалью и дипломами ряда конференций и конкурсов научных работ: открытого конкурса Министерства образования на лучшую научную работу студентов по естественным, техническим и гуманитарным наукам в высших учебных заведениях Российской Федерации (Москва, в 2007 - медаль; в 2006 — диплом); Всероссийского смотра-конкурса научно-технического творчества (Новочеркасск, 2005); Международной научно-технической школы-конференции «Молодые ученые — науке, технологиям и профессиональному образованию в электронике» (Москва, 2006).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 24 печатные работы, из них 3 в журналах, входящих в Перечень ВАК. Во ВНИИТЦ зарегистрировано 2 отчета по НИР.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения - общих выводов, списка использованной литературы. Объем работы составляет 171 страниц, включая 57 рисунка, 23 таблиц, 73 формулы и 175 наименований списка использованной литературы, 3 приложения.

Основные результаты диссертационной работы следующие:

1. Разработана комплексная модель процесса электронно-лучевого формирования поверхности монокристаллических подложек SiC на основе физико-химических особенностей процесса ЭЛО структуры Si/SiC.

2. Предложен механизм формирования поверхности монокристаллических подложек SiC близкой к атомарно-гладкой при ЭЛО структуры Si/SiC.

3. Экспериментально установлена связь параметров морфологии поверхности подложки и процесса ЭЛО: формирование поверхности с шероховатостью порядка 0,3 нм при растворении слоя 0,63—15,44 нм (мощности 14,4—15,4 кВт/см , скорости луча 1-2 см/с, и температуре предварительного подогрева 1100 К).

4. Разработан технологический процесс электронно-лучевого формирования поверхности монокристаллических подложек SiC. Получены близкие к атомарно-гладким поверхности {0001} граней монокристаллических подложек n-6H-SiC с СКЗ шероховатости -0,3 нм и отсутствием НС.

5. Разработан технологический процесс получения омических контактов

17 3 без термообработки на основе Ti/n-6H-SiC (1x10 см" ). Получены омические контакты со следующими характеристиками: удельным переходным

3 2 сопротивлением 3,6x10" Ом-см" и плотностью поверхностных состояний на границе раздела порядка 10" см" .

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Powell J.A., Larkin D.J., Abel Р.В. Surface morphology of silicon carbide epitaxial films //J. Electronic Mater. 1995. Vol. 24. № 4. P. 295-301.

2. Powell J.A., Larkin D.J. Process-induced morphological defects in epitaxial CVD silicon carbide // Phys. stat. sol. (b). 1997. Vol. 202. № 1. P. 529-548.

3. Growth of SiC substrates / J.A. Powell, J. Jerry, S. Muller et al. // International Journal of High Speed Electronics and Systems. 2006. Vol. 16. № 3. P. 751-777.

4. Takahashi K., Yoshikawa A., Sandhu A. Wide bandgap semiconductors: fundamental properties and modern photonic and electronic devices. Berlin-Heidelberg: Springer-Verlag, 2007. 460 p.

5. Neudek P.G. Progress in silicon carbide semiconductor electronics technology // J. Electronic Mater. 1995. Vol. 24. № 4. P. 283-288.

6. Neudek P.G. SiC Technology. 1998. 54 p. Electronic resource.

7. URL: http://www.grc.nasa.gov/WWW/SiC/publications/CRCChapterRev.pdf (access date: 27.03.2007).

8. Bipolar semiconductor device and process for producing the same: EP 1739726 Al. № 05721512.1; fill. 25.03.2005; publ. 03.01.2007.

9. Особенности роста квантовых точек InAs на вицинальной поверхности GaAs (001), разориентированной в направлении 010. / В.П. Евтихиев, В.Е. Токранов,

10. A.К. Крыжановский и др. // ФТП. 1998. Т. 32. № 7. С. 860-865.

11. Косолобов С.С., Латышев А.В. Атомные ступени на поверхности кремния (111) // Вестник НГУ, Физика. 2007. Т 2. Вып. 2. С. 40-50.

12. Физико-химические методы обработки полупроводников / Б.Д. Луфт,

13. B.А. Перевозчиков, А.Н. Возникова и др. / под ред. Б.Д. Луфта. М.: Радио и связь, 1982.136 с.

14. И. Monnoye S., Turover D., Vicente P. Surface preparation techniques for SiC wafers // Silicon Carbide: recent major advances / Eds. W.J. Choyke, H. Matsunami, G. Pensl. Berlin-Heidelberg: Springer-Verlag, 2003. P. 699-710.

15. Inversion channel MOSFETs in 3C-SiC on silicon / J. Wan, M.A. Capano, M.R. Melloch et al. // Proc. IEEE Lester Eastman conf. on high performance devices (Newark DE, USA, aug. 6-8, 2002). P 83-89.

16. Li Y., Cooper J.A., Capano M.A. High-Voltage (3 kV) UMOSFETs in 4H-SiC // IEEE Trans. Electron Devices. 2002. Vol. 49. № 6. P. 972-975.

17. Quality improvement of IH-nitride epilayers and their heterostructures grown on vicinal substrates by rf-MBE / X.Q. Shen, K. Furuta, N. Nakamura et al. // J. Cryst. Growth. 2007. Vol. 301-302. P. 404-409.

18. Electrical properties of MBE-grown AlGaN/GaN HEMT structures by using 4H-SiC (0001) vicinal substrates / N. Nakamura, K. Furuta, X.Q. Shen et al. // J. Cryst. Growth. 2007. Vol. 301-302. P. 452-456.

19. Hardin C.W., Qu J., Shih A. Fixed abrasive diamond wire saw slicing of single-crystal silicon carbide wafers // Materials and Manufacturing Processes. 2004. Vol. 19. № 2. P. 355-367.

20. Three inch silicon carbide wafer with low warp, bow, and TTV: pat. 7422634 US. № 11/101110; fill. 04.07.2005; publ. 09.09.2008.

21. Yih Р.Н., Saxena V., Steckl A.J. A review of SiC reactive ion etching in fluorinated plasmas // Phys. stat. sol. (b). 1997. Vol. 202. № 1. P. 605-642.

22. Yin L., Huang H. Surface topography in mechanical polishing of 6H-SiC (0001) substrate //Proc. of SPIE. 2007. Vol. 6798-62/2. P. 679811 (1-10).

23. Влияние механической обработки на структуру поверхнострзц^^монокристаллов карбида кремния / Н.И. Долотов, Б.И. Левчук, В.В. М"яуярг>-1=-и др. // ФХОМ. 1986. № 4. С. 69-71.

24. Chemical-mechanical polishing of SiC surfaces using hydrogen peroixde о i -ozonated water solutions in combination with colloidal abrasivet -WO 2005/099388 A3. № PCT/US2005/011693; fill. 06.04.2005; publ. 27.10.2005.

25. Vicente. P, Chaussende D. Single atomic steps on SiC polished surfaces // III

26. Vs Review. 2002. Vol. 15. № 4. P. 46^17.

27. Chemomechanical Polishing of Silicon Carbide / Zhou L., Audurier V

28. Pirouz. P. et al. //J. Electrochem. Soc. 1997. Vol. 144. № 6. P. L161-L163.

29. Powell J. A. and Larkin D. J. Process-induced morphological defects in epitaxig^--Tjfl

30. CVD silicon carbide // Phys. stat. sol. (b). 1997. Vol. 202. № l. p. 529-548.

31. Артемов A.C. Наноалмазы для полирования // ФТТ. 2004. Т. 46. Вып. С. 670-678.

32. Electrochemical etching of 6H-SiC using aqueous KOH solutions with lo-s-z surface roughness / M. Kato, M. Ichumura, E. Arai et al. // Jpn. J. Appl. Phy<==: 2003. Part 1. Vol. 42. № 7A. P. 4233^1236.

33. Sacrificial anodic oxidation of 6H-SiC / M. Kato, M. Ichumura, E. Arai et аЛГ^

34. Jpn. J. Appl. Phys. 2001. Part 2. Vol. 40. № 11 A. P. L1145-L1147.

35. Kato M., Ichimura M., Arai E. Characteristics of Schottky diodes on бН-Э^-^^вС^ surfaces after sacrificial anodic oxidation // Proc. International conference on SITand related materials: ICSCRM-2001 (Tsukuba, Japan, oct. 28 nov. 2, 20001

36. Mater. Sci. Forum. 2002. Vol. 389-393. P. 933-936.

37. Surface processing of silicon carbide substrates / A.S. Bakin, S.I. DorozhkiT~— A.Z. Bogachov et. al. // Mater. Sci. Eng., B. 1997. Vol. 46. № 1-3. P. 370-373

38. Nisiguchi Т., Ohshima S., Nishino S. Thermal etching of 6H-SiC substrate surface // Jpn. J. Appl. Phys. 2003. Part 1. Vol. 42. № 4 a. P. 1533-1537.

39. Harada M., Nagano Т., Shibata N. Surface etching of 6H-SiC (0001) by annealing in vacuum for obtaining an atomically flat surface // Jpn. J. Appl. Phys. 2002. Part 2. Vol. 41. № 4A. P. L1218-L1220.

40. Powell J.A., Larkin D.J., Trunek A.J. Gaseous etching for characterization of structural defects in silicon carbide single crystals // Mater. Sci. Forum. 1998. Vol. 264-268. P. 421-424.

41. Removal of polishing induced damage from 6H-SiC (0001) substrates by hydrogen etching / F. Owman, C. Hallin, Per. Martenson el al. // J. Cryst. Growth. 1996. Vol. 167. № 1. P. 391-395.

42. Ивановский Г.Ф. Ионно-плазменная обработка материалов. М.: Радио и связь, 1986. 232 с.

43. The effect of plasma etching on the electrical characteristics of 4H-SiC Schottky diodes / N.O.V. Plank, L. Jiang,. A.M. Gundlach et al. // J. Electron. Materials. 2003. Vol. 32. № 9. P. 964-971.

44. Beheim G.B. Deep reactive ion etching for bulk micromachining if silicon carbide // Handbook series for mechanical engineering. Vol. 17: The MEMS handbook / Ed. M. Gad-el-Hak. London: CRC Press, 2002. P. 21-1-21-12.

45. ICP etching of SiC / J.J. Wang, E.S. Lambers, S.J. Pearton et al. // Solid-St. Electr. 1998. Vol. 42. № 12. P. 2283-2288.

46. Hopkins J, Nicholls G., Lea L. Plasma sources for high-rate etching of SiC // Solid-St. Tech. May 2005. Electronic resource. URL: http://www.soHd-state.com/articles/articledisplay.html?id=227446 (access date: 04.04.2009).

47. Electron cyclotron resonance plasma etching of n-SiC and evaluation of Ni/n-SiC contacts by current noise measurements / N. Tanuma, S. Yasukawa, S. Yokokura et al. // Jpn. J. Appl. Phys. Part 1. 2001. Vol. 40. № 6A. P. 3979-3984.

48. In-situ cleaning of 4H-SiC (0001) surface by using pulsed laser irradiation / K. Abe, O. Eryu, M. Sumitomo et al. // Jpn. J. Appl. Phys. Part 1. 2003. Vol. 42. №7A. P. 4241^4-244.

49. Brander R.W., Sutton R.P. Solution grown SiC p-n junctions // Brit. J. Appl. Phys. 1969. Vol. 2. P. 309-318.

50. Syvajarvi M., Yakimova R., Janzen E. Interfacial properties in liquid phase growth of SiC // J. Electrochem. Soc. 1999. Vol. 146. № 4. P. 1565-1569.

51. Syvajarvi M., Yakimova R., Janzen E. Growth of SiC from the liquid phase: wetting and dissolution of SiC / Diamond and Related Materials. 1997. Vol. 6. № 4. P. 1266-1268.

52. Knippenberg W.F., Verspui G. The preparation of large single crystals of SiC polytypes by precipitation from solutions // Phil. Res. Rep. 1966. Vol.21. №2. P. 113-121.

53. Yaghmaee M.S., Kaptay G. On the Stability Range of SiC in Ternary Liquid Al-Si-Mg Alloy // Mat. Sci. Forum. 1998. Vol. 21. № 2. P. 264-268.

54. Таиров Ю.М., Рейхель Ф., Цветков В.Ф. Растворимость карбида кремния в Sn и Ga // Изв. АН СССР, Неорг. матер. 1982. Т. 18. № 8. С. 1390-1391.

55. Rendakova S., Ivantsov V., Dmitriev V. High quality 6H- and 4H-SiC pn structures with stable electric breakdown grown by liquid phase epitaxy // Mat. Sci. Forum. 1998. Vol. 264-268. P. 163-166.

56. Dmitriev V.A., Spencer M.G. SiC fabrication technology: growth and doping // Semiconductors and semimetals. Vol. 52: SiC Materials and Devices / Eds. Y.-S. Park, R.K. Willardson, E.R. Weber. San Diego: Academic Press, 1998. P. 50-56.

57. Bauser E. LPE-grown surfaces and growth mechanisms // Crystal growth of electronic materials / ed. E. Kaldis. Amsterdam: Elsevier Science, 1985. P. 41-55.

58. Anisotropy of dissolution and defect revealing on SiC surfaces / M. Syviijarvi, R. Yakimova, A-L. Hylen et al. // J. Phys.: Condens. Matter. 1999. Vol.11. P.10041-10046.

59. Шиллер 3., Гайзик У., Панцер 3. Электронно-лучевая технология / пер. с нем. В.П. Цишевского, вступ. ст. Б.Е. Патона. М.: Энергия, 1980. 528 с.

60. Способ и устройство для полировки изделий: а.с. 1635463 СССР. №4756542/33(134731); опубл. 09.11.1989. Электронный ресурс. URL: http://apollon.sfedu-tgn.m/pls/oisil/web.patentinfo?akey=3718 (дата обращения 10.09.2008).

61. Дудко Г.В., Кравченко А.А., Магаев Л.Г. Блок питания электронной пушки // Активируемые процессы технологии микроэлектроники: сб. науч. трудов. Таганрог, 1986. Вып. 8. С. 89-92.

62. Дудко Г.В., Лисоченко В.Н., Якушев В.М. Блок управления мощностью электронной пушки // Активируемые процессы технологии микроэлектроники: сб. науч. трудов. Таганрог, 1984. Вып. 7. С. 82-87

63. Способ изготовления мишени кадмикона: пат. 1409060 Рос. Федерация. № 4047364/21; заявл. 01.04.1986; опубл. 10.01.1996.

64. Способ обработки поверхности волоконных материалов: пат. 2023690 Рос. Федерация. № 5060869/33; заявл. 28.05.1992; опубл. 30.11.1994.

65. Dudko G.V., Kravchenko А.А., Cherednichenko D.I. Electron-Beam Modification of Silicate Glass Surfaces // J. Non-Cryst. Sol. 1995. Vol 188, № 1. P. 87-92.

66. Авдеев С.П., Кравченко A.A., Гусев Е.Ю. Влияние электронно-лучевой обработки на параметры фотоэмитирующих структур и фактор шума МКП // Прикладная физика. 2007. № 3. С. 67—73.

67. Rapid thermal processing of metal contacts to SiC substrates / O.A. Agueev, S.P. Avdeev, R.V. Konakova ct al. // Abstracts of V International Seminar on SiC and Related Materials: ISSCRM-2004 (Novgorod the Great, Russia, may 2427, 2004). P. 68.

68. Агеев О.А, Гусев Е.Ю. Электрическое поле и ЭДС Дембера в SiC при быстрой термической обработке // Известия ТРТУ. 2004. № 1. С. 106.

69. Bachman M.RCA-1 Silicon wafer cleaning. 1999. 3 p. Electronic resource. URL: http:// www.ampel.ubc.ca/nanofab/sop/rca-clean-l .pdfaccess date: 10.04.2008).

70. Ruzyllo J. Wet cleaning technology chemistry // Semiconductor notes. 2006. № 16. 1 p. Electronic resource. URL: http://www.semiconductorglossary.comnotes/ViewFile.asp?Which=71 (access date: 10.04.2008).

71. Kern W. Handbook of semiconductor wafer cleaning technology: science, technology, and applications. Noyes: William Andrew, 1993. 623 p.

72. Scace R.I., Slack G.A. Solubility of Carbon in Silicon and Germanium // J. Chem. Phys. 1959. Vol. 30. № 6. P. 1551-1555.

73. Olesinski R.W., Abbaschian G.J. The C-Si (Carbon-Silicon) system // Bull. Alloy Phase Diagrams. 1984. Vol. 5. № 5. P. 486^189.

74. Chase M.W., Jr. NIST-JANAF Themochemical Tables: Fourth Edition // J. Phys. Chem. Ref. Data. 1998. Monograph № 9. P. 1-1951. Electronic resource. URL: http://webbook.nist.gov/chemistry/ (access date: 16.12.2008).

75. Solubility of Carbon in Liquid Silicon Equilibrated with Silicon Carbide / K. Yanaba, M. Akasaka, M. Takeuchi et al. // Mater. Trans., JIM. 1997. Vol. 38. № 11. P. 990-994.

76. Regrowth mechanisms in flash lamp processing of heteroepitaxial SiC on silicon substrates / M. Smith, R.A. McMahon, M. Voelskow et al. // J. Cryst. Growth. 2005. Vol. 277. P. 162-169.

77. Landolt-Bornstein: Numerical data and functional relationships in science and technology: new series / Eds. H.H. Landolt, R. Bornstein, W. Dictze et al. Group III, Vol. 17, subvol. c: Technology of Si, Ge and SiC. Berlin: Springer-Verlag, 1983. 651 p.

78. Belov N.A., Eskin D.G., Aksenov A.A. Multicomponent phase diagrams: applications for commercial aluminum alloys. Amsterdam: Elsevier, 2005. P. 342.

79. Removal of SiC from molten Si / S. Suhara, N. Yuge, M. Fukai et al. // CAMP-1SIJ. 1989. Vol. 2. P. 1341.

80. Hall R.N. Electrical contacts to silicon carbide // J. Appl. Phys. 1958. Vol. 29. P. 914-918.

81. Effect of alloying elements on carbon solubility in liquid silicon equilibrated with silicon carbide / K. Yanaba, Y. Matsamura, T. Narushima. et al. // Mater. Trans., JIM. 1998. Vol. 39. № 8. P. 819-823.1. V

82. Дудко Г.В., Кравченко A.A., Чередниченко Д.И. Формирование предельно гладких поверхностей оптических стекол // Физика и химия стекла. 1987. Т. 13, № 5. С. 740-746.

83. Anthony T.R., Cline Н.Е. Surface rippling induced by surface tension gradients during laser melting and alloying // J. Appl. Phys. 1977. Vol. 48. № 9. P. 3888-3895.

84. Cline H.E. Surface rippling induced in thin films by a scanning laser // J. Appl. Phys. Vol. 52. № 1. P. 443-448.

85. Bertini G.G., Соггега L. Analysis of temperature and stress profiles induced by a CW line scanned electron beam in <100> oriented silicon // Mat. Res. Symp. Proc. 1983. Vol. 13 (1983)P. 241-246.

86. Пристрем A.M., Данилович Н.И., ЛабуновВ.А. Аналитический подход к расчету распределения температуры в многослойных структурах при нагреве сканирующим лазерным излучением непрерывного действия // ИФЖ. 1987. Т. 53. № 6. С. 1000-1010.

87. Levoska J., Rantala Т.Т., Lenkkeri J. Numerical simulation of temperature distributions in layered structures during laser processing // J. Appl. Surf. Sci. 1989. Vol. 36. P. 12-22.

88. Левич В.Г. Физико-химическая гидродинамика. М.: Физматгиз, 1959. 700 с.

89. Руденко А.А., Чередниченко Д.И. Устойчивость границы фазового перехода при электронно-лучевой рекристаллизации тонкого слоя поликремния на окисленной подложке // Известия вузов, Электроника. 1998. № 1. С. 31-42.

90. Bonifaz E.A. Finite element analysis of heat flow in single-pass arc welds // Weld. J. 2000. Vol. 79. № 5. P. 121-125.

91. Лазерная и электронно-лучевая обработка материалов: справочник / Н.Н. Рыкалин, А.А. Углов, И.В. Зуев и др.. М.: Машиностроение, 1985. 496 с.

92. Веденов А.А., Гладуш Г.Г. Физические процессы при лазерной обработке материалов. М.: Энергоатомиздат, 1985. 208 с.

93. Сейдгазов Р.Д., Сенаторов Ю.М. Термокапиллярный механизм глубокого проплавления материалов лазерным излучением // Квантовая электроника. 1988. Т. 15. № 3. С. 622-624.

94. Лыков А.В. Теория теплопроводности. М.: Высшая школа, 1967. 600 с.

95. Углов А.А., Чередниченко Д.И. Расчет профиля фазового перехода при поверхностном оплавлении подвижным источником тепла // Физика и химия обработки материалов. 1980. № 1. С. 3-8.

96. Cervera М., Martinez J., Garrido J., Piqueras J. Temperature evolution during scanning electron beam processing of silicon // J. Appl. Phys. A. 1996. Vol. 62.1. P. 451^4-57.

97. Electronic archive "New Semiconductor Materials. Characteristics and Properties" by Ioffe Institute Electronic resourse. URL: http://www.ioffe.ru/SVA/NSM/Semicond/ (access date: 21.03.2009)

98. Самарский A.A., Курдюмов С.П., Мажукин В.И. Математическое моделирование. Нелинейные дифференциальные уравнения математической физики. М.: Наука, 1987. 280 с.

99. Scheel H.J., Capper P. Crystal growth technology: from fundamentals and simulation to large-scale production. Berlin: Wiley-VCH, 2008. 521 p.

100. Landolt-Bornstein: Numerical Data and Functional Relationships in Science and Technology: new series. Group III. Vol 17. Subvol. c: Technology of Si, Ge and SiC / O. Madelung, M. Schulz, H. Weiss. Berlin-Heidelberg: Springer-Verlag, 1984. 651 p.

101. Lord Н.А. Thermal and stress analysis of semiconductor wafers in a rapid thermal processing oven // IEEE transactions on semiconductor manufacturing. 1988.Vol. 1. № 3. P. 105-114.

102. Петров В.А. Дилатонная модель термофлуктуационного зарождения трещины // ФТТ. 1983. Т. 25. Вып. 10. С. 3124-3127.

103. Pearson Е., Halicioglu Т., Tiller W.A. The effect of surface stress on the reconstruction of the Si(lll) surface // Surface science. 1986. Vol. 168. P. 46-51.

104. Боли В, Уэнер Дж. Теория температурных напряжений: пер с англ. М.: Мир, 1964. 517 с.

105. Samant A.V., Zhou W.L., Pirouz P. Effect of test temperature and strain rate on the yield stress of monocrystalline 6H-SiC // J. Phys. Stat. Sol., A. 1998. Vol. 166. P. 155-169.

106. Фазы внедрения в технологии полупроводниковых приборов и СБИС / О.А. Агеев, А.Е. Беляев, Н.С. Болтовец и др. / под ред. Р.В. Конаковой. Харьков: НТК «Институт монокристаллов», 2008. 392 с.

107. Incropera F.P., DeWitt D.P. Fundamentals of Heat and Mass Transfer. NY: John Wiley & Sons, 1996. 886 p.

108. Смуров И.Ю, Гуськов А.Г., Углов A.A. Термокапиллярная конвекция в мелкой ванне расплава при плавлении твердого тела концентрированным потоком энергии // Изв. АН СССР, сер. Механика жидкости и газа. 1988. № 1. С. 155-162.

109. Жукаускас А., Жюгжда И. Теплоотдача в ламинарном потоке жидкости. Вильнюс: «Минтис», 1969. 266 с.

110. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Наука, 1974. 711с.

111. Лойцянский Л.Г. Ламинарный пограничный слой. М.: Наука, 1962. 479 с.

112. Nagamori М., Boivin J.-A., Claveau A. Thermal decomposition of silicon carbides: discussion of "The effect of an electric field on self-sustaining combustion synthesis, parts I and II" / Metallurg. Mater. Trans. B. 1996. Vol. 27B. P. 322-324.

113. Термодинамические свойства индивидуальных веществ; справочное издание в 4-х т. / Л.В. Гурвич, И.В. Вейц, В.А. Медведев и др.. Т. II. Кн. 1. М.: Наука, 1979. 440 с.

114. Eremenko V. N., Gnesin G.G., Churakov М.М. Dissolution of polycrystalline silicon carbide in liquid silicon // Powder metallurgy and metal ceramics. 1972. Vol. 11. №6. P. 471-474.

115. Eremenko V.N, Churakov M.M. Fiz.-Khim. Mekhan. Mat. 1970. № 3. P. 62

116. Аксельруд Г.А., Молчанов А.Д. Растворение твердых веществ. М.: Химия, 1977. 272 с.

117. Сангвал К. Травление кристаллов: Теория, эксперимент, применение: пер с англ. М.: Мир, 1990. 492 с.

118. Определение фрактальной размерности поверхности эпитаксиального п-GaAs в локальном предел / Н.А. Торхов, В.Г. Божков, И.В. Ивонин и др. // ФТП. 2009. Т. 43. Вып. 1. С. 38^17.

119. Zahn W., Zosch A. The dependence of fractal dimension on measuring conditions of scanning probe microscopy. // Fresenius J. Analen. Chem. 1999. Vol. 365. P. 168-172.

120. Hattori Т. Tends in wafer clean technology // Ultraclean surface processing of silicon wafers: secrets of VLSI manufacturing / ed. T. Hattory. Berlin-Heidelberg: Spriger-Verlag, 1998. P. 439^142.

121. Хлебников Н.С., Налимов В.В. Вторичная электронная эмиссия // УФН. 1956. Т. XVI. Вып. 4. С. 467-504 с.

122. Hull R. Properties of crystalline silicon // EMIS datareviews series. Vol. 20: Electronic materials information service. London: INSPEC (IET), 1999. 1016 p.

123. Сергеев А.И., Ягушкин Н.И. Перенос и накопление заряда в диэлектриках при облучении электронным лучом // Изв. ВУЗов. Физика. 1988. № 8. С. 20-25.

124. Пирс Дж. Теория и расчет электронных пучков. М.: Сов. радио, 1956. 216 с.

125. Неволин В.К. Зондовые нанотехнологии в электронике. М.: Техносфера, 2006. 160 с.

126. Миронов B.JI. Основы сканирующей зондовой микроскопии. М.: Техносфера, 2004. 143 с.

127. Галлямов М.О., Яминский И.В. Сканирующая зондовая микроскопия: основные принципы, анализ искажающих эффектов. Электронный ресурс. URL: http://www.spm.genebee.msu.su/members/gallyamov/galyam/galyaml.html (дата обращения: 05.10.2007).

128. ИСО 4287-1: 1984. Шероховатость поверхности. Терминология. Часть 1. Поверхность и ее параметры. Заменен ИСО 4287: 1997.

129. Арутюнов П.А., Толстухи на А. Л., Демидов В.Н. Система параметров для анализа шероховатости и микрорельефа поверхности материалов в сканирующей зондовой микроскопии // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 1999. Т. 65. № 9. С. 27-37.

130. ИСО 4287: 1997; Геометрические характеристики изделий (GPS). Структура поверхности. Профильный метод. Термины. Определения и параметры структуры.

131. Авдеев С.П., Агеев О.А., Гусев Е.Ю. Влияние электронно-лучевой обработки на морфологию поверхности монокристаллов карбида кремния //

132. Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии: труды V междунар. науч. конф. (Кисловодск, 18—23 сент., 2005). Ставрополь -Кисловодск: Изд-во СевКавГТУ, 2005. С. 301-302.

133. Harris G.L. Properties of silicon carbide // EMIS datareviews series. Vol. 13: Electronic materials information service. London: INSPEC (IET), 1995. 282 p.

134. Gross R., Sidorenko A., Tagirov L. NATO sci. series II: mathematics, physics and chemistry. Vol. 233: Nanoscale devices — fundamentals and applications. Dordrecht: Springer-Verlag, 2006. 399 p.

135. Chi R.C.-J. Optical memory device structure using vertical interference from digital thin films : dis. . Ph.D. Cincinnati: University of Cincinnati, 2001. P. 53-57.

136. Ajayan P.M., Schadler L.S, Braun P.V. Nanocomposite science and technology. Weinheim: Wiley-VCH, 2003. 230 p.

137. Комник Н.Ф. Физика металлических пленок. Размер и структурные эффекты. М.: Атомиздат, 1979. 263 с.

138. Кирсон Э.Я., Клотынып Э.Э., Оганов А.Е. Влияние материала подложки на электрофизические свойства пленок оксида индия // Электронная техника. Сер. 4: Электровакуумные и газоразрядные приборы. Вып. 1 (294). М.: ЦНИИ "Электроника", 1969. С. 50-51.

139. Родерик Э.Х. Контакты металл-полупроводник. М.: Радио и связь, 1982.208 с.

140. Roccaforte F., Via F.L., Raineri V. Ohmic contacts to SiC // SiC materials and devices. Vol. 1: Selected topics in electronics and system. Vol. 43 / eds. M. Shur,

141. S. Rumyantsev, M. Levinstein. London: World Scientific, 2006. P. 718-820.

142. Зи C.H. Физика полупроводниковых приборов. M.: Энергия, 1973. 656 с.

143. Fermi level pinning and Schottky barrier characteristics on reactively ion etched 4H-SiC / B.J. Skromme, E. Luckowski, K. Moore ct al. // Mater. Sci. Forum. 2000. Vols. 338-342. P. 1029-1032.

144. Surface barrier height in metal n-6H-SiC structures / A.L. Syrkin, A.N. Andreev, A.A. Lebedev et al. // Materials Sci. Eng. 1995. Vol. B29. P. 198-201.