автореферат диссертации по электронике, 05.27.06, диссертация на тему:Структурнi перетворення в напiвпровiдниках пiд дiею лазерного випромiнювання та iх використання для створення мiкроелектронних приладiв

ДЕРЖАВИНй УШВЕРСИТЕТ «ЛЬВ1ВСЬКА П0Л1ТЕХН1КА»

На правах рукопису

Д Р У Ж И Н I Н

Анатол1й Олександрович

СТРУКТУРН1 ПЕРЕТВОРЕННЯ В НАШВПР0В1ДНИКАХ П1Д Д1СЮ ЛАЗЕРНОГО ВИПР0М1НЮВАННЯ ТА IX ВИКОРИСТАННЯ ДЛЯ СТВОРЕННЯ МЖРОЕЛЕКТРОННИХ ПРИЛАД1В

Оо.27.06 — технология нашвпровишимв ! матер!ал!в електронноТ техшки 05.27.01 — твердотчла електрон1ка I гпкроелектрошка

Автореферат дисертацп на здобуття паукового ступеня доктора техшчмнх наук

ЛЬВ1В — 1993

Дисертащя е рукопис.

Робота виконана на кафедр1 нашвпровщниково! слсктрошки державного ушверситегу «Льв1вська полпехшка».

Мауковий консультант

— доктор (¡нзико-математичних наук, професор В. Г. САВИЦЬКИЙ

Офщ1нн| опоненти:

— член-кореспондент АН УкраТни, доктор фЬ знко-математичних наук, професор В. Г. ЛИ-ТОВЧЕНКО

— доктор ф1зико-математичннх наук, професор I. М. В1КУЛ1Н

— доктор ф!зико-математичних наук, професор И. М. СТАХ1РА

Провшш оргатзашя

— Кшвський полпехшчннй шститут.

Захист ввдбудеться год. на зас1данш

. спещалвовано! вчсноТ ради 'ДЧ)6о. 36.06 при державному ушиерситсгп

«Льв1вська пол1техшка» (290013, м. Львт, вул. С. Бандерп, 12, головшш корпус, ауд. 226).

3 дисерташею можна ознайомитнся в науковш б1блютеш державного ун1верситет\' «Льв1вська пол1техшка» (290013, м. Льв1в, вул. Професорсь-ка, 1).

Автореферат розгсланнй «

{11йШот.ср199 ^

Биений секретар спец1ал1зовано1 вченоХ ради Д 068, 36. 06

Я. В. БОБИЦЬКИИ

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ • Актуальн!сть проблеми. Прогрес в розвитку сучасно'1 м!кро-електрон1ки т1сно пов'язаний з вивченням властивостей нал!в-пров1дникових матер1ал!в та розширенням мокливост! зм1нювати !х параметри при зовн!шн1й дП для розроОки перспективних технолог^ виготовлення приладних структур 1 1нтегральних схем.

Використаиня теплово'1 дП лазерного випром1нювання в1д-кривае перспективи для керування структурою матер1алу,концентрацию 1 розпод!лом дефект!в в приповерхн'евих шарах нап1впро-в1дник!в, тобго дае можлив1сть Щлеспрямовано зм1нювати влас-тивост1 нап!впров1дникових матер1ал!в 1 створювати принципово нов! технолог1чн1 методи виготовлення м!кроелектронних прила-д1в. Разом з цим д1я потужного лазерного випром!нюван'ня на на-п!впров1дников1 матергали привертае увагу з точки зору ф!зич-них досл!джень 1 виявлення ' основних законом1рносТей процес1в 1 механ!зм!в структурних перетворень в матер1алах з р1зною х1-м1чною ст1йк!стю. Це е, насамперед, клас елементарних нагпв-пров!дник!в, в яких в!дсутн! зм1ни х1м1чного складу при структурних Перетвореннях 1 клас складних• власнодефектних нап!впро-в!дникових матер1ал1в, в яких спостер1гаються п!д тепловою д!-ею лазерного випром1нювання 1 структура перетворення 1 зм!на х!м1чного складу нап1впров!дника..

Поряд з традиц1йним використанням кремн!ю в сучасн1й м1к-роелектрон1ц! 1нтенсивно ведуться науков1 пошуки 1нших матер!а-л1в, композиц1й 1 структур, вокрема розробки щодо створення елемент1в МОН- 1С 1 м1кроелектронних сенсор1в на основ1 структур "кремн1й-на-д!електрику" (КНД-структур). Зкачне п1двищення ак-тивност! досл1джень в ц!й облает! сп0стер!га5ться за останн! роки завдяки особливим властивостям КНД-структур, цо дозволяе створювати на 1х основ! схеми з вертикальною !нтеграц!ею еле-мент!в (трьохм1рн1 1С), а такох модиф1кувати конструкцП зви-чайних 1С з метою покращення '1х характеристик за швидкод!ею, рад!ац1йною ст1йк1стю, уникнення тиристорного ефекту в КМОН схемах. Створення м1кроелектронних сенсор1в на основ! КНД-структур дае можлив1сть покращитй 1х характеристики 1 роз-ширити д!апазон робочих температур.

. 3 1ншого Соку, власнодефектн1 нап1впров!дники Сс1хНг1-хТе (х - молярн! процента Сс1Те) на цей час е одними з найб1льш по-пулярних матер!ал!в для створення високочутливих 1 мало1нер-

. . - г -

ц1йних детектор!в. 14 вшром1нювання для широкого спектрального д1апазону 1+30 мкм. Однак широке використання Сс1^т'е для ви-готовлення детектор!в ..14 вилроглнювання стримуеться техноло-_ г!чними труднощами вирощуванна досконалих 1 одкор!дних за сададом кристал!в, а тагах складноцами в технологи виготов-лення прилад1в, основаних на р-п-переходах. Що отосуеться технологи фотовольта1чнш< детектор1в 14 ЕИпроы!нювання, то в!до-м1 спосоСи створення р-п-переход1в' ( дкфуз1йний, Зоние легуван-ня) мають деяк1 принципов! иедол!ки, трудогЛстк! 1 не завади при цьому- отримуються як!сн1 прилади, зокреыа це стосуеться •створення баг.атоелементних фотовольта!чних детектор!в 14 вип-ром!нювання, в я гаи виготовлення фотод1одних структур з осв!т-люваною-р-областй е особливо актуальним.

3 ро^робкою методу лазерного в!дпалу в!дкриваються нов! перспектива для широкого використання Сс1Н£Те 1 пол1кремн1евих тар!в в м1кроелектрон1ц! 1 створюеться мсоаив!сть еиявити основа! законом1рност! продес!в 1 механ1вм1в структурних перет-ворень для представнюйв двох р!зних клас1в .нап!впров!дникових ыатер!ал1в. Це е, насамперед, -процеси дазерно! рекристал!зац11 через р!дку фазу при нагр1ванн! за допоыогою лазерного випро-м!нювання до температури плавления для х1м1чно ст1йких елемен-тарних нал1впров1дник1в типу пол1креын!ю на д!електричних п1дкладках 1 1нверс11 типу пров1дност1 при твердофазному лазерному в!дпал1.для складних влаонодефектних наа1впров1дник1в типу СсШгТе, як1 дисоШюють при натр1ванн! до температури плавления. Обидва ц! процеси лежать в основ1 розробок перспективна технолоПй створення нап1впров1дникових структур 1 м!к-роелектронних прилад1в э використанням структурних перетворень п1д д1ею лазерного випром1нювання в нап1впров!дниках.

На початку виконання Ц1е1 роботи окреп! досл1дження структурних перетворень при д11 лазерного випром1нювання в СИНгТе 1 пол1-31'були недостатн!ми ддя.встацовлення основних законом!р-ностей ц!леспрямовано1 зм1ни властивостей 1 процес!в створення Мхкроелектронних прилад1в; в тому числ1 сенсор!в. Також не доел 1джувались властивост! 1 не булирозроблен1 методи форму-вання р-п-переход1в в СсШгТе за допомогою лазерного випроц1ню-вання та виготовлення фотод1од!в на 1х основ!.

Великий науковий 1 практичний 1йтерес до названих проблем 'стимуливав постановку ц!е1 дисертац!йно1 роботи.

Науков! досл!дження, як1 закладен1 в основу дисертац!йно! роботи, виконувались у в1дпов1дност1 з Координат йним планом науково! ради АН УРСР з проблеми "Ф1зика нап1впров1дник1в" на 1986-1990 рр., розд1л 1.3.7.8 "Вузькозонн1 нап1впров1дники"' 1 Комплексною програмою М1нвузу УРСР "РозроОка 1 впровадаення в наррдне господарство лазерн! технолог'1чн1 обробки 1 от'римання матер1аи1в з попередньо заданиш властивостями" Сзатв. наказом М1НВУЗУ УРСР N 143 В1д З.С7.1986 р. 1 N 229 в1д 29.07.1986 р.), Державно! науково-гехн1чно1 программ ДКНТ Укра!ни "Роз-.робка Ф1аичних 1 .технолог1чних основ створення Сагатофункц1о-' нальних швидкод1ючих Г тегральних схем нового покол1ння, в тому числ1 трьохм!рно1 1нтеграцП, нових тил!в дискретних приладь та 1нтегральних датчик!в на основ! систем кремн1й-на-1зо-лятор1" (шийЕ>р.проект1в: 5.44.01/033-92; 5.44.01/025-93).

Метою роботи е встановлення загадьних законом1рностей структурних перетворень п1д д!ею • лазерного випром1нювания в нап!впров1дниках для ц1леспрямовано! зм!ни 1х властивостей 1 розробки технолог!! ' виготовлення нап1впров1дникових структуо,. елемент1в 1нтегральних схем 1 м1кроелектронних сенсор1в.

Для досягнення вказано! мети необх!дно" було розв'язати та-• к1 задач1:

1. Дссл1дити вплив лазерного випром1нювання на структурн! 1 . елёктроф!зичн!. властивост! елемен*арких нап1впров1дниковйх ма-. тер1ал1в типу пол1кремн1.ю, в яких . в!дсутн! зм1ни х1м1чного складу при структурних перетвореннях;;встановити загальн1. зако- ' ном1рност1". м1крозонно! лазерно! рекристал1зац11 ' пол1кремн1евих шар1в на д1електричних п1дкладках з локал1зац1ею границь зерен та оптим!зувати технолог1ю створення структур "кремн1й-на-д1е-лектрику". ' 4

2.. Досл1дити особ лив ост 1 структурних перетворень п1д' д1ею лазерного випром!нювання в асяадних власнодефектних нап1впро-в!дниках типу СсШ^Те 1 встановити законом1рност1-зМни концент-рацИ власних дефектов структури п1д тепловою д1ею лазера для керування ф!зичними властивостями матер1алу.

3. Створити елементи. МОН 1нтегральних схем на основ 1 КНД-структур з використанням рекристал1зованих лазерним вип&э-м!нюванням пол!кремн1евих тар! в та'.олтиШзувати властиьост! материалу 1 роеробити нов! вар!анти конструкц1й КНД МОК-трлнчио-

тор!в для Шдвищення ста01льност! параметр!в'1 вдосконалення технологи 1х виготовлення.

-4. Розробити технолог!» виготовлення м1кроелектронних сенсоров (тензорезистивних, емн!сних, оптоелектронних) з викорис- ■ танням лазерно! рекристал1зацП шмпкрешпевих шар!в на д!е-лектричних п1дкладках.

5. Розробити технолог!» створення фоточутливих р-п-перехо-д1в в СсШдТе за допомогою лазерного Еипром1нювалня та Бстано-вити кореляц!ю властивостей р-п-переход!в з елекроф!зичними параметрами вих!дного матер!алу СсШеТе.

6. Досл!дити особливост! фотод!од!в на основ! СсЗН^Те, пов'язан! 31 специф!кою ,вих!дного матер!алу та технолог!ею створення р-п-переход!в. _

Основними об'Бктами доел!джень були вибран! представники двох клас!в нап1впров!дникових матер!ал1-в: пол!кремнГев! шари на д1електричних п!дкладках ! власнодефектн1 твёрд! розчини СсЩ^Те. Це зумовлено:

- особливостями сил х!м1чного-ев'язку в цих нап!впров1дни-ках, осильки в пол1кремн!евих тарах, як елементарних нап!впро-в!дниках, в1дсутн! зм1ни х!м1чного складу при структурних пе-ретвореннях, а у власнодефектних тве'рдих розчинах СШдТе ШД тепловою Д1бю лазерного випром!нювання спостер1гаються струк-турн! зм1ни матер!алу ! перетворення власних електрично актив-них точкових дефект!в структури;

- моалибостями застосування лазерного виг юьйнюьання ■ в технолог!! створення м!кроелектронних прилад!в як при твердофазному в!дпал!, наприклад, в СсЖгТе, так 1 при рекристал!за-ц!! через р!дку фазу в пол1кремн!евих шарах на д!електричних п1дкладках;

- перспективами широкого практичного використання вибра-них матер1ад!в в м!кроелектрон!ц!.

Наукова новизна' роботи полягей в отриманн1 1 увагальненн! наукових результат!в, як! стосуються законсм!рностей структурних перетворень п!д д!ею лазерного випром1нювання в иап!впро-•в!дниках з р!зною х!м!чною ст!йк!стю (полЬЗ!, Сс!К^Те) 1 впли-бу цих перетЕорень на 1х Ф1зичн1 властивост! та розробки нових т- хнолог!й виготовлення м1крселектронних прид-сццб: . Сукупк!с-гь

- б - ■

наукових розробок, поданих в робот1, дозволила обгрунтувати перспективн!сть'1 нового напряму створення нап1впров!дникових структур 1 м!кроелектронних прилад1в та _ц!леспрямовано! зм!ни ф!зичних властивостей матер! алу за допомогои лазерного'випром!-нювання.' До наиб1льш важливих результат1в дисертаЩйно! роботи сл!д в1днести: , ' •

. 1. Встан'овлення- законом!рностей лазерно'1 м!крозонно! рек-ристал!зацП пол!кремн1евих шар!в на д!ёлектричних п!дкладках через р!дку фазу га оптим1зац!ю умов локарзацП границь зерен в процес! .лазурно! рекряс.тал!зацП створенням заданого пер!о-дичного розпод!лу те ;ператури в зон! розплаву 1 використанням б!чного еп!такс!йного росту в!д монокристал!чно! затравки.

2. Вперше встановлен! кореляцН м!к властивостями рекрис-гал!зованого. пол!кремн!ю, режимами лазерно! обробки ! типом ви-х1Дних структур; виявлений та пояснений вплив границь зерен на мехатзм проходження струму в матер!ал1 1 нап!Бпров1Дникових структурах, рекомб!нащйн1 прсщеси. Встановлення ан!зогропи електричних 1 тензорезистивних властивостей рекристал!зованих шар1в пол1кремн!ю Ч моделювання тензорезистивного ефекту в-пол!кремн!Т р-типу пров!дносг! для широкого д!апазону концентрат й носПв заряду 1 робочих температур.

3. Встановлено, що у власнодефектних 'нал!впров!дниках типу СсШ^Те п!д тепловою д!ега лазерного випром!нювання спостер!га-ються перетворення власних електрично активних точкових дефек-т!в структури ! показано, то лазерной обробкою можна- модиф!ку-вати властивостГ приповерхневих шар!в^зокрема зб1льшувати кон-' центращр акцептор!в при нагр!ванн! до_ температур нижче температуря плавления нап!впров1дника.

• 4. Вперше запропоновачу ф!зичну модель формування р+-об-ластей у власнодефектному p-CdHgTe ! !нверсП типу пров!дност! в приповеркневому шар! п-Сс1НгТе при д II лазерного випром{нюван-ня, на основ! яко1 розроблено нов1 ефективн! способи 1 техноло-г!ю створення фоточутливих р-п-переход!в у власнодефектних мо-нокристал!чних зразках а еп1такс!йних шарах Сй'НдТе.

5. Комплексний анал!з■■властивостей елемент!в МОН 1С на основ! рекристалггованих лазерним випром!нюванням КНД-структур та оптим1заШю конструкт! приладних структур, для п!двищейня отаб!льност! параметр1в ! _ вдосконал'еНня технолог11 КЛД МСН транзистор!в. ■ •

6. Бперше розроблен! нов! вар!анти конструкщй КНД Ы01-транзнстор!в, що дозволяють п!двицити стаб!льн!сть роботи при-лад!в-за рахунок усунення "к!йк,',-ефэкту; показано мсшшв!сть покрацення параметров самосум!кених КНД МОЯ транзисторних структур; ф1зичну модель КНД МОН транзистора з додатковим п+-контактом до iHEepcHoï облает!.

7. Розроблену сер!йноздатну технологию вигг-овлення м!к-роелектронних сенсор!в (тензорезистивнчх, емн!ских, оптоелек-тронних) на ochobI КНД-структур б лазерном ы!крозонною рекрис-тал!зац1ею пол!кремн1евого глару; виявлекий вплив текстури ло-

. Л1кремн!ю на чутлив!сть тензорезистивних сенсор1в тиску' ! показано ÏX прадездатн1сть в д!апазон1 температур -60...+300°С.

Ô.-Вперше встановлено, цо в неоднор!дних зразках з "р-n-переходами anocTepirasTbCH ряд особливостей на ïx характеристиках, як! зникають при високих г!дростатичних тисках i низьких температурах, що вказуе на наявн!сть м1кровключень у вигляд! нап!вметалево"! фази у вих!дному матер!ал1 CdHgTe; виявлен1 особливост!'фотод1од1в на основ! CdHgTe, пов'язан! в! специф!-кою вих!дного матер!алу та техколоПею створення р-п-иерехсд!в.

Практична щтпеть 1 реал!аац!я результат1в роботи.

Методи створення структур "кремн!й-на-д!електрику" з лазерной рекристал!зашею пол!кремн!евого шару використан1 для виготовлення активних елемент!в !нтегральних схем на концерн! "Родон" м. 1вано-Франк!вськ та НДI "М!кроприлад" й.Ки'1в.

Запропонован1 сиособи i методи створення фоточутливих р-п-переход1в у'власнодефектних нап!впров!дниках за допомогою лазерного випромгнювання впроваджен! в ДДУ, ЛП1 для виготовлення фотод1од1в Ha ocHOBi CdHgTe. Щ -фотод1оди були викорис-тан! в НД1 "Исток" м. Фряз1но в системах тепло- ! лазеробачен-ня, при в1дробц! макет1в ' активних локац!йних лазерних систем на доьжин! хвил1 СОг-лазера для реестрацП 14 випром!нювання в гетеродинному. режим1, а також при в!длагодженн1 вим!рювальних с: ем для досуидлення проходження 14 випром1гаовйння в атмосфер1.

Розроблена сер1йноздатна технолог!я виготовлення' в. за-водських умовах м1кроелектронних сенсор!в з використанням структур "кремн!й-на-д!електрику", рекристал!зованих лазерним випром!нюванням. Показано працездатн1сть тензорезистивних сен-•сор!в тиску в д!апаэон! температур -60...+300°С . Сенсори

застосувуюгься в д1ючих стендах перев!рки пульсоманометр!в в СКТЗ "0р1зон" м. 1вано-Франк!-вськ та для розробки 1нформац!й-но-керуючих систем трактор1в в СКТБ м. Вишгород Ки1всько! обл.

Новизна практичних розробок захищена авторськими-св1доцт-вами на винаходи (М 577859; М 613664; N 786769; N 1248479; N 1.493910; N 1783937; поз. рш. на заявку N 4923867/25)' 1 в1д-Бначена ср1бн'ою медаллю ВДКГ СРСР.в 1989 р.

Окрем! результати досл1джень використат також тдприемс-твами 1 установами."Квазар" м. Ки!в, "Полярон" , "Карат" 1 "По-л!сенсср" ,м.' ,Льв1в та ЗЧМ м. Св1тловодськ , а також в навчаль-ному процес1 при читал спецкурс1в, .в лабораторному спецпракТикум! 1 в навчальному пос!бнику "Нап1впров1дников1 д1оди 1 транзистори " (Льв1в. вид. ЛИ. 1984 р.) для студент!в ЛП1 спе-ц1альност! "Шкроелектрон!ка та нап1впров1дников1 прилади".

На захйст виносяться 'результати комплексних екс-периментальних досл1джень структурних перетворень п1д лазерного випротгаовання в нап1впров1дниках'для створення >.икро-електронних приладГв 1 наУкюв1положення, як1. випливають з '¡х анал1зу 1 теоретичного узагальнення:

1. Бстановлен1 законом1рност1■ структурних перетворень е х1м1чно ст1йких елементарних нап1впров1дниках типу пол1кремн1ю п1д д!ею лазерного випром1нювання та виявлен! особливост1 м!к-розонно! 'лазерно! рекристал!зац1!' пал!кремн1евих шар!в на д1е-лёктричних п1дкладках через р!дку фазу; 'ф1зичн1 1 технолог1чн1 основи формування структур "кремн!й-на-д!електрику " з локал1-' защею границь зерен, придатних для створення на !х основ! еле-мент!в КНД ЮН 1С ! м!кроелектронних сенсор1в.

.2. Виявлен1 особливост1 зм1ни структурних та електроф!зич-них властивостей власнодефектних нап1впров!дник!в типу ЫНдТе, в яких п!д .тепловою д!ею лазерного випром1нювання в!дбуваються перетвсрення власних електрйчно активных точкових дефект1в структури; ф1зичну модель\формування р+-облАстей' "у власноде-фектному р-Сс1НдТе 1 !нверс!! типу пров1дност! в п-СсШ^Те п!д д!ею лазерного випром!нювання.

3. Нов1 конструктивно-технолог1чн1 способи п1двйщення якост! КНД.МОН транзистор1в 1 покраження 1х параметров.

4. Ф!зичн! 1 техяолог!чн1 основа виготовленнл м1кроелег:т-ронних-сенсор!в на основ! рекристал!зованих структур

' , • - 8 -' н i й- на-д i електрику" та результата досл1дження 'ix характеристик.

■ 5. ,Нов1 технодог1чн! способи створення фоточутливих р-п-переход1в у власнодефектних нап1впров1дниках CdHgTe за до-поыогою лазерного випром!нювання та особдивоот! повед1нки фото-д!од!в, пов'яван! з! слециф1кою матер!аяу та технолог!ею виготовлення р-п-переход!в.

Апробац1я роботи. Основн! результата, виклапен1 в дисер-тац!1 допов!далися на I .Всессюзн1й науково-техн1чн1й конфе-ренц!1 "Одерхащя i властизост! нап!впров1днккових сполук типу • AnBYI i AIYBYIt'i твердих розчин!в на Ix основ!", ( и.'Москва, 1977 р.), IV.V,VI Всесоюзних сишоз!умах з нап!впров!дшж!в з вузькою• забороненою зоною i нап!вметал!в ( и.Льв!в, 1975', 1980, 1983 рр.., 1,11,III Всесоюзних кокференц!ях з ф!зики i технологи тонких пл1вок (ы. 1ваио-Франк!вськ, 1981, 1984, 1980 рр.), V,VI,VII Всесоюзних парадах з нерезонаксних взаемод1й статичного вшрсы1нювання з речовиною (ы.Лен1нград, 1981 р., м.Паланга, 1984, м.Лен1нград, 1988р.). Республ1канськ!й науко-.во-техн1чн1й коифер'енцП "Створення 1 використання лазерно! TexHiKií i технологи в машнобудуванн1" 1 приладо5удуванн1" (m.Kh'íb, 1985 р.), II Всесоюзной науко£о-техн!чн!й конференцИ "Застосування лазер!в в■приладобудувакн!, мадинобудуванн! 1 ые-дичн1й техн1ц1" (м.Москва, 1979 р.). X, XII Всесоюзна конфе-ренцП з м!крс}електрон!ки (м.Таганрог, 1982 р., м.Тб1л1с!, 1987 р.), Всесоюзн1й науков!й конференцП "Стан 1' перспективи розвитку м!кроелектронно! техники" (мЛйкськ, 1985 р.), I Всесоюзна школ! з термодинам!ки 1 технологи нап1впров!дникових кристал!в i пл1вок" .(ы, 1вано-Франк1вськ, 108S р.), III школ! з . актуальних питань ф!зики метг-ав та .вузькозонних ' нап1впров!дник1в (м.Тирасполь. 1987 р.), III Всесоюзн!й конференцП "Застосування лазер1в в технологи, ■ в системах передач! 1 обробки !нформацЦ" (м.Талл1н, 1987 р.), Всесоюзних сем1нарах "íotohhI процеси в м1кроедектрон1ц1" (ы.Суздаль, 1987. 1990 рр.), Всесо»зн!й науково^техн1чн1й нарад1 "Шля5си вдосконалення технологи нал1впров!дникових 1 д1електричних матер1ал1в елект-ронно! техн1ки" (м.Одеса, 1988 р.), Науково-техн!чному сем!нар! "Застосування лазегр1в в промисловост!" (м!Лен1нград, 1988 р.), III, IV науково-техн!чному сем1нар!' з едектронних датчик1в '"Сенсор-69","Зенсор-ЭГ'(м.Ужгород,1989 р., ы.Лен1нград, 1991р.)

I ВсесаозШй конференцП "Автоматизац1я, 1нтенсиф1каШя, 1нтег-рац!я процес1в технологи м1кроелектрон!ки" (м.Лен!нград, 1989 р.), Всесоюзн1й конференцП "Застосування лазер!в в народному господарств!" (м.Шатура, 1939 р.). Всесоюзна науково-гехн!чн!й конференцП "Датчики на основ! технологи м!кроелектрон!ки" См.Москва, 1989 р.). VII М1хнародн!й конференцП по м!кроелект-рон1ц1 "Microelectronics - SO" (м.М!нськ, 1990 p.), I М!жна-родн1й конференцП з еп1такс1йного росту кристал1в (м.Будапешт, Угорщина, 1990 р.-), ' Всесоюзной конференцП "М1кр'оелектронн1 •датчики в машинобудуванн!" .(м.Ульян!вськ, 1990 р.). М!жнародних 'школах з м1кроелектрон' к сенсор!в (м.Созополь, Болгар1я, 1990,1991 pp.), Всесоюзн!й конференцП "Актуальн! проблеми електрон-ного приладобудування"' (м.Новосиб!рськ, .1990 p.), III Евро-пейськ1й конференцП з росту кристал1в (м.Будапешт, Угорщина, 1991 р.), М1жнароджн1й конференцП з ф1зйки нап!впров!дникових прилад1в (м.Н:-Дел1, 1нд1я| 1989р.), Республ1канськ1й конференцП "Ф!зика 1 х1м!я поверх«!- i меж1 под1лу вузькопцльяних нап1впров1дник!в" (м.Льв1в, 1990 р.),- Республ1канськ!й науко-во-техн1чн1й конференцП" Проблеми 1нтегрально1 МДН-електрон1-• ки" (м.Севастополь, 1990 р.), Науково-техн1чних сем!нарах "Ме-тоди 1 засоби вим1рювання механ!чних параметра в системах •контролю 1 керування" (м.Пенза, 1991 , 1992 pp.), М1жнародн1й науково-техн1чн1й конференцП "Актуальн1 проблеми електроннйго приладобудування" (АПЕП-92) (м.Новосиб!рськ, 1992 p.), II ■ м1жреспубл1канському науково-техн1чному сем!нар! "Ф1зико-технологии! проблеми створення KHI-структур ! елемент1в електронно! ' техн1ки на 1х основ!" (м.Ки1в, 1992 p.), IV М1жнародн1й конференцП з Ф1зики 1 технологи тонких. пл1вок (м, 1вано-Франк1вськ. 1993-р.), М1жнародн1й конференцП "Ф!зика в.УкраШ" (м. Ки1в, 1993 р.). '

Публ1кацП. Результата дисертац1йно! роботи опубл1кован! в м!кнародних, ■ центральних 1 республ!канських вид'аннях, зб!р-никах матер!ал1в конференц1й •! сем1нар1в. За темою дисертацП опубл1ковано понад 100 наукових роб1т, отримано 7 авторських св!доцтв на'винаходи: Список основних публ1кац1й за матер!а-лами дисертад!йно1 роботи наведено в к!нц! автореферату.

: Структура 1 об'ем дисергац!1. Дисертац1я складаеться з вступу, шести розд1л1в, в яких викладен! результата досл1джен-ня 1 загадь них висновк1в. Бона ' м1стить 404 стор!нки, в т.ч. 137 1люстрац1й, 13 таСлиць 1 список л1тератури 8 883 назв.

ЗМ1СТ РОБОТИ

У вступ! приведена вагальна характеристика гтботи, обгрун-тована актуальн1сть проблемй 1- виб1р об'ект1в досл1дження, сформован1 мета 1 задач1 роботи, вказан1 наукова новизна, практична щнн1сть, основн1 положения 1 результати досл1джень, як1 виносяться на захист. '

• В першому розд1д! розглядаеться вплив лазерного ■ випром!-нювання на структурн1 1 електроф1зичн1 властивост! пол1кремн1е-вих шар1г на д1електричних Шдкладках як представника класу -елементарних нап1впров1дник1в, -в яких в1дсутн1 зм1ни х1м!чного складу при структурних перетвореннях.

На початку розд1лу даеться короткий огляд ро01т з анал1зу метод1 в лазерно! рекристал1зац11 пол1кремн1евих иар1в на д1е-лектричних Шдкладках. Проведено анал1з модельних уявлень та механ1зм1в. як1 обговорюються в л!тератур1. Дал! описуються ф1-вичн1 1 технолог1чн1 процеси формування структур "крем-н1й-на-д!електрику" а використанням м1крозонно1 лазерно! рек' ристал1зацП пол1кремн!евого шару. Досл1джуються умови отриман-ня крупнозернистих пол!кристал1чних шар1в кремн1ю з локал1зац1-■ею граничь зерен при рекристал1зацП через р1дку'фазу Шд д1ею скануючого лазерного випром1нювання з використанням -б1чного еп1такс1йного росту в!д затравки. ' .

Вих1дними структурами для досл1дження були пол!кремн1ев! шари товииною ~ 0,5 мкм, отриман! .методом осадження з газово! фази в реактор1 зниженого -тиску (1РСУ0-метод) при температур! 625°С на терм!чно окислен! 'пластини кремн!ю р-типу з ор1ентац1-е» (100). Лазерна обробка наШвпров!дникових структур проводилась скануванням променя 1АГ-лав"ера по поверен! пластини з .ут-епрениям кругло! розплавлено1 зони. 0птим1зац1я рёжим1в лазерно! обробки пол!кремн1евих шар1в проводилась в таких д1апаво-нач:

- д!аметр розплавлено! зонй 100+150 мкм;

- вих1дна потухн1сть / 13+20 Вт;

- н --

- ширина перекриття смуги сканування до 402;

- _ивидк1сть сканування до 20 см/с;

- температура плайтини до 600°С. 3 метою модиф1кац11 температурю« пол1в 1 створення оптимально град1ент1в в зон! д11 лазерного випром1нювання.для ло-кал.1зац11 дефект1р, зокрема границь зе'рен. взаданих областях шару. пол1крем!11ю використовуваласъ система антив1дбиваючого 1 капсулюючого покриття у вигляд1 ему г 1 шар1в'.ЗЮ2. Були проведен1 розрахунки коеф1ц!бнту в1дбивання лазерного випром1-,'нювання з, .'довжиною . хвил! Х-1,06 мкм для системи шар1в ' 3102/31зЫ4, з яких опт малЬними для рекристал1зац11 .вибирались

Так1 товщини: капсулюючого вару ЗЮг - 0,7 мкм; просв1тлюючих смуг 31зМ4 (шириною 6 мкм 1 кроком 30 мкм) - 0,1 мкм. Криста- . лограф1чна ор1ентац1я рекристал!зованих шар1в пол1кремн1ю задавалась монокристал1чною затравкою в1д п1дкладки.

Схематичний вигляд Ьих1дних структур г .етапи 1х виготовлення наведен1 на рис.1. -

Електронно-м1кроскоп1чн1 досл1дхення ' показали, то шари пол1кремн1ю до лаз'ерно!, оброЬки- волод1ють др1бнозернистою. структурою; кристал1ти мають У-под10ний вигляд, в1с'ь' [1101 текстури яких перпендикулярна до поверхнГ пластини. Середн1й

■ розм!р зерен у вих!дних парах пол1кремн1ю становить 35+40 . нм. Вивчення особливостей структурних зм1н в шарах пол1кремн1ю п1д

. д1ёю лазерного. випром1нювання вкааують. ш при рекристал1зац11 . через р1дку фазу на дек1лька порядк1в зб1льшуеться розм1р зерен пол1кремн1ю, при чомувстановлено зале*н1сть розм1р1в зе-'

■ рен та Гх форми в1д наявност1. затравки . та капсулюючого ! просв1тлюючого покриття. Остановлено, шр для зразк1в з в1льною' поверхнев ут'ворюеться с1тка граничь зерен. "моза1чноГ* форми, зумовлена Иестаб1льн1стю меж! под1лу "розплав ' тверда фаза"; при наЯвност1 капсулюючого покриття' дом1нуючими дефектами при лазерн1й рекристал1зац11 в с1тка границь зерен "шевронного" типу; ш визначавться терм1чним проф1лем лазерного променя з

. . гауссовим розпод1лом. 1нтенсивност1. При оптим1зац1Т темпера- турного поля в област1фронту кристал1зац11 зерна пол1кремн1ю трасформуються в дов'г1 вузьк1 монокристали розм!рами 30 х 500..;800 .мкм2' з переважною ор!ентац1ею (100) 1 локал1зацГвю границь зерен п1д антив1дбиваючими смугами 31згк... ... Досл1дження морфолог!! рекристал1зованих шар!в псл!крем- •

Монокрястал1чна Шдкладка ■ крепи!ю (100)-- ор1ентац11 д1анетрон 100'мц __^__|____^

Тери1чке окисления : 1золюючий шар товщиною ОД -:- 1,0 мки

V

ШССб - метод : затравка

Х1и1чне осаднения !э гаэово! фаэи при НТ : шар пол1крешг1зо говщиною 0,5 мкы

т

Х)и1чие осадкеиня 1з газово! фаги: хапсулхночнй ЭЮг ?озщ. "0,2^-1 кки

Х1м. осадження 1а ГФ : актив 1дбив. БУ^ тозщ. 0,1 мкм

а)Зразок № 1 -б) Зразок № 2 в) Зразок № 3 г) Зразок № 4

Рис.1. Схематичний вигляд вих1дних КНД-струк?ур ! етапк виготоплення.

м I

н!ю вказують також на суттеву роль кгшсулюючого покриття в процес! рекристал1зац!1 пол1кремн1ю для стабШзацП росту' зерен, зменшення масопереносу 1 формування сильно виражено! (ЮО)-текстури. Основними дефектами в рекристал1зованих шарах пол1кремн1ю е с1тка границь зерен з субграницями, дв!йники, дефекта пакування, окрем1 дислокацП 1 !х скупчення. •. .Електроф1-зичн1 -властивост1 пол1кремн1евих шар!в на д1е-лёктричних п!дкладках визначаються як структурою рекристал!зо-ваного матер!алу, наявн1стю дом!шок 1 дефект1в так 1, в б1ль-■ш1й м!р1, . 1х розпод!лом.. ^зокрема спостер1гаеться суттева за' лежн1сть в1д ор1ентацГ границь зерен- в1дносно налрямку протыкания струму, а також 1х локал1зац11 у випадку рекристал1зац11 пол1кремн!евих шар1в з використанням антив1дбиваючого покриття. На основ4 проведених досл1джень рекомб!нац1йних властивостей1 було встановлено, що для.вйх1днйх пол1кремн1евих шар1в з ' дрЮнозернистою структурою' ефективний час життя нерДвноважних носПв заряду дор!внюе 10 мкс.. В рекристал!зованих зразг^ах а "моза!чною" структурою пол1крёмн1ю час життя. носПв заряду зменшуеться до одиниць м1кросекунд; а потенц!апьний бар'ер ча-м1жзеренних границях укрупнених зерен суттево п1двищуеться. В зразках, для яких п1сля рекристал1зац11 були в1дсутн1 границ! •зерен, ефективний час життя нер1вноважних-носПв заряду значно зростае.

Досл1дження тензорезистивних' властивостей шар1в. пол1крем-

■ н1ю; рекристал!зованих 'дазерним випром1нюванням, проводилось шляхом жщелюванйя тензорезистивного ефекту в матер1ал! . р-типу

• пров!дност1 1 експериментального вивчення властивостей шар ¡.в пол!кремн1ю для п- 1 р-типу пров!дност1 з концентрац!ею дом!шок 1017*1021' см"3 при р1зних температурах. 0ц1нювався вплив висоти потенЩального бар'еру на м1жзеренних границях на питомий оп!р

■ 1 тензочутлив!сть досл1джуваних зрагк1в. Показано, що внесок бар'еру е суттввим для пор1вняно низьких -концентрац1й дом!шок (Ка^1017+5-Ю18. см"3 для пол1-31 р-типу), коли електропров1д-н1сть зерна 1 бар'еру е величинами одного порядку. При високих

' р1внях легування (НаИО19 см"э) внеском потенц1ального бар'еру на границ1 зерна в тензочутлив!сть псл!-31 можна нехтувати.

Лля розрахунку • тензоопору пол!кремн1ю р-типу проЫдноот'!, який зумовлений деФорм<щ1йною галежк1стю пров1дксст1, чер<»я по-тенЩальний бар'ер на м!жзеренних границях,' розгллнено модель •

' термоем1с1йного механ1зму переносу носПв заряду через бар'ер в . поеднанн! з дифуз1йним механ18мом. Кондентрад1йну залежн!сть висоти потенц!ального бар'еру (U¿) було апроксимовано пол!номом 3-го порядку. Температурку аадедн1сть ив визначали зг1дно виразу

Üb-UB.O(1 - Т Т). (1)

де х - температурний коеф1ц1ент (г - 1,5-Ю"3 К"'-;. Максимальне електричне поле на границ1 зерен розраховувались ёа формулою:

/ 2NakT г eUB" < ' eUB ч-141/2 ■

Ев, { - —----1 + expí--}• (2)

££о 1 kT V кТ >1)

Проведено моделювання величин UB, Ев в широкому д!алазон! температур та концентраций дом!шо;... .

Вивчено тензорезистивн1 властивост! рекристад1возаних иа-р1в пол1кремн!ю в валежност1 в1д ушз отрицания КНД-структур. Встановлено, що лазерна рекристал!аац1я пол!кремн1евого вару на ■ д1електричних п!дкладках призводить до зкачного п1двиз-ен.чя тен-8очутливост1 матер!алу 1 цей ефект зб!льшуеться 81 змекиеиням концентрац11 дом1шки в пол1кремнП. Отримане значення поз-довхнього коеф1ц!енту тензочутдивост! для . рекристаМвовакого шару пол1кремн!ю зб!льшуеться в пор!внянн1 8 вих1дним матер!а-. лом 1 становить - 55 для рекристал!зованих зразк1в при концент-радП легуючо! акцепторно! дом1шки ~ 1017 см"3. Одержан! з екс--перименту усереднен! значення поздовжнього коеф1ц1ента тензо-чутливост1 (Кц), температурного коеф1ц!ента опору. (ТКО), температурного коеф1ц!ента чутливост! (ТКТЧ) та розрахован! значення основних коеф1ц!ент1в еластоопору (nvu) для рекристал1зованих . шар1в пол1кремн1ю наведен!..в табл. 1.

Отже для суттёвого покращення кристал1чно1 якост1 1 елект-роф1вичних властивостей пол1кремн1евих иар!в на д1електричних п1дкладках запропоновано використати метод б!чного еп1такс1йно-го росту в1д затравки, яка б задавала в!дпов1дну ор!ентац1ю, а система капсУлюючого 1 просв1тлюючого покриття забезпечувала б ст?Д1льн!сть'фронту кристал1зац11, зменшення ыасопереносу та локал1зац1ю границь зерен в наперед заданих областях пол1крем-н1евого шару. При оптимальному розм1щенн1 областей затравок -мохна отримати монокристал1чн! д1лянки пол1кремн!ю на д1елект-рнчн1й п1дкладц1; придатн! для створення на 1х основ! елемент1в

- 15 -

1нтегральних схем 1-м1кроелектронних сенсор1в.

• , " • Таблиця 1'.

Тензорезистивн! властивост! рекристал!зованих шар1в пол1-31

-Т-;-1-:-1-1—:-

И: Тип пров1дн. |Тензочутл.|Коеф. еласто-| ТКО, | ТКТЧ, .. конц.дом. ,см"3| Кп I опору, гпн | град-1 | град"1

1^- р-тип,' 10" —I----- 1 55 ~—■-Г 1 Ш44-27.5 —I-- 1 . - —г

2. р-.тип, 101а 1- 42 1 Ш44-21 |+2; 3/10" -4, -1. 6' 10' -3

3. р'-тип, -Ю20. I 26 ;. „ | Ш44-13 1+1.1-10" -у| -1. 5' ■10" •3

4. п-тип. ю*1 I -22.. ' > 1 Шц—55 • • 1+1,2-10" ..л. < -1. •10" •4

Другий розд1д присвячений досл1дженняы особливостей структурних .перетворень п1д дХею лазерного випром1юовавня в складних власнодефектних нап1впров1дникаХ типу СсМвТе 1' встат новаленнямзаконоШрностей зм!нн концентрацП влас'них електрич-но активних дефект!в структури ,п1гД тешювою д1ею лазера для керування ф!зичними властивостями матер!алу. В перш!й частин1 розд1лу приводиться анал1а основнюс ф1зичних властивостей твео-. . дих розчин!в СсШдТе 1 механ!зм1в .угворення дефект1в, а також обгрунтовуеться 1х рода у формуванн1 характеристик матер1алу.

Досл1джено властивост! вих1дних зрагкХв СУНдТе, придатних ' для вивчення структурних перетворень п1д д1ею лазерного випро-. м1нювання ' та створення фоточутяйвйх р-п-переход1в на 1х осно- . • в1'Гумови формування м1«йорельефу в. кристалах МНвТе-та вплив матер1аяу контакт1в 1 метод!в 1х вйготовлення' на характерйсти- ' ■ ки СсШгТе." Концентраи1я носПв заряду для вих'1дних зразк1в, як!-попередньо п1ддавались низькотеыпературн1й- обробц! при'/ £00°С становила (0,6*3.0)-1015 см-3, рухливЮть 104+105см2/(В-с) пр.и Т-77 К.' Ф0торезистивн1 елементи, виготовлен1 на основ1 ви-; х!дного, матер!алу (ЙНгТе.волод1ли фоточутлив!стю в д1апазон1 довжия хвиль 2+14 мкм 1 8Датн1стю до виявлення - 10д+ Ю10 см-Гц*/2-Вт~^ Монокристад1чн1 зразки 1 . "еп1таИс1йн1 иари СУНгТе, як! при тёрмообробЩ 'б- парах ргут1зм1нювали тип про' в1дност1 1 ко'нцентрац1ю носНв заряду., тобто власйодеФектн1 ма- _ ■тер1али, використовувались нами,для досл1дження структурних перетворень п1д д1ею лазерного випром1нювання. . .

. остановлено, до''при-д11 серп '1Ьгаульс1в лазера -. на. цюио-.Йристал1чн1 'грааки р-ШНгТе конценграц!я: акцепторов в - припо- •

перхневому шар1 тобщиною 10+15 мкм зростае на 1+2 , порядки 1 досягав, (3+9)-1017 см"3. 3 ростом 1нтенсивност1 1мпульс1в лазера концентрац1я нос!в заряду в шар1, п!дданому опром!ненню, зб1льшуеться швидше, н!ж зменшуеться 1х рухлив1сть. При цьому питома пров1дн1сть зразка п!двииуеться. Лазерна обробка кристалл СсШдТе на пов1тр! призводить також до зм1ни '1х фотоелект-ричних властивостей, що пов'язуеться з! зб1льш нням швидкост! поверхнево! рекомб1нацП на опром1нен1й поверхн! .кристаяу внас-л1док и окисления 1 утворення додаткових центр1в рекомб1нац1"1. В1дм1нноет1 в залежностях спектрального розпод1лу фотопров!д-ност! досл1джуваш!х зразк1в в пов1тр! 1 у вакуум1 можна пов'я-зув'ати з процесами окисления пове'рхневого шару зразк1в,. що знаходяться в р1зних середовищах.

Дослужено електроф!зичн!, фотоелектричн! властивост1 1 ■ морфолог 1ю поверхн1 тонких ийр'!в Сс1^Те та !х зм!ни в результат! опром!нення сер1ями лазерних !мпульс!в в режим1 в1льно! гекерацП. 3 ростом густини енергП м!л1секундних 1мпульс1в спостер!гаються необоротн! зм!ни фотоелектричних 1 електроф!зичних характеристик" без будъ-яких порушень стану поверхн!. Показано законом1рност1 зм1ни цих характеристик при обробц1 !мпульсами лазера р!зних 1нтенсивностей. При зб!льшенн1 густини енерг!! вище порогово! спостер!гаеть'ся пог!ршення стану 'поверхн1 - п1двшцення густини дислокац!й, оплавления поверхн!.

Проведено також досл1дження температурних залежностей кое-. ■ф1ц1ента Хола ! електропров1дност1 тонких шар1в CdHgTe та 1.x зм1ни в результат! обробки 1мпульсним ьипром!нюванням неодимо-вого лазера з застосуванням р1знш< вар1ант1в лазерно! обробки, щр дало можлив!сть виключити окисления опром!нено! поверхн!, вплиь контактно! групи, можливЮть виходу ртут1 через пов'ерхню при великих енерг1ях опром1нення 1 'звести д1ю лазерного променя до короткотривалого ' терм1чного в!дпалу. Проведено розрахунок приросту температури на опром1нен!й поверхн!. Спостер'ежуван1 ам1ни в результат! лазерно! обробки на досл!джуваних зразках п.в'язуються, з Формуванням дефектно! структури 'ь зон! дП лазера. шо призводить до Шдвищення концентрацП нос11в заряду -вакансий ртут1. •

За результатами • спостережуваних зм1н ■ на спектрах Фотопров!дност1 в тонких еп!такс!йних шарах СсШ^Те, д1ю •Ыиульсного лазерного випром1шовання на вих1дний матер!ал моЖна

звести до двох механ1зм!в лазерного в!дпалу: твердофазного 1 р!дкофазного. Порогова- густина ' енергП лазерного !мпульсу, необх!дна для досягненя кожного з цих ьипадк!в, визначаеться товпшною еп1такс1йного шару СсМ^Те, станом поверхн!, умоваыи теплов!дводу 1 т.д. Р!дкофззшш в1дпал, як процес плавления з наступною еп1такс1ею супроводжуеться як1сними зм1нами на поверхн1 матер1алу; максимум спектрального роэпод!лу фотопров!дност! поряд з зростанням зм!щуеться в короткохвильову область спектру.

Досл!джено структурн1 перетворення в СсШгТе при д11 скану-ючого неперервного лазерного випром1нювання з використанням анодно-окисних пл1вок (АОП) як маскуючого покриття. Показано, що наявн!сть АОП не заважае тенденцП гм1ни властивостей зраз-к!в в б!к р-типу, не дивлячись на маскуюч! вл,аст'ивост! АОП по в1дношенню до атом!в ртут1. Основн! зм1ни в зразках СсМгТе про-ходять за рахунок дефект1в, створених лазерной обробшр, а не за рахунок дисоЩ'ацП матер1алу 1 виходу ртут1 через поверхню.

Анал1з теоретичних 1 експериментальних результат1в дос-л1джень р!зних способ1в 1мпульсного нагр1ву нап!впров!днико-вих матер!ал!в дозволив запропонувати Ф1зичну модель структур-них перетворень у власнодефектному Сс1НеТе п1д д1ею лазерного випром!нювання'. Зроблено висновок, що формування р+-областей у власнодефектному р-СсИ^Те 1 1нверсИ типу пров1дност1 в при-поверхневому шар1 п-СсШ^Те при теплов1й д11 лазерного випром!-нювання 1 нагр1в1 зразк1в до температури нижче температури плавления проходить в результат! загартування нер1вноважнсн високотемпературно! концентрацП власних електрично активних дефект!в структури. Змона величини концентрацП акцептор1в у власнодефектних зразках СсЩЕТе в!дбуваеться, ймов!рно, завдяки терм!чн!й дП лазерного випром1нювання на матер1ал 1, в основному, за рахунок 1он1зац11 1снуючих в СЗНеТе нейтральних комплекс^ типу атом телуру-ваканс1я ртут!-атом телуру, а також через появу нових пар ваканс!я-м1жвузельний атом ртут1.

В третьому розд!л! розглядаеться створення елеменИв МОН 1С на основ!' рекристал1зованих . лазерним випром!нюванням КНД-структур та досл1дження 1х властивостей.

Враховуючй те, що КНД МОН "1С мають ряд в1дм!нних особли-востей в пор1внянн1 з 1С на основ1 монокремн1ю, для розробки технолог!! виготовлення КНД ЮН 1С, а також .для вивчення .ос-

новних характеристик рекрйстал1зованого пол1кремн1ю (електро-Ф1зичних 1 структурних властивостей, мех! под1лу ЗЬЭЮг 1 т.д.), розроблено 1 досл1джено наб1р тестових елеменПв 1 структур та проведено анал18 технолоПчного маршруту виготов-лення КНД М0Н-транзистор1в з. 1ндукованим п-каналом. Зг!дно виО-' рано! технологи розм!щенняприлад!в проводилось з врахуванням Фактичного розпод!лу границь зерен. Для оц!нки можливост! ство-_ рения* 1С ! для контролю технолоПчного /процесу виготовлен! п+-р-п+-структури, п-МОН-транзистори э . р!зним сп1вв1дношенням геометричних розм!р!в каналу. !нвертори та 1нш! компонент!: 1С. На баз! 1нвертор1в створен! дев'ятикаскадн! к1льцев! генерато-ри; вих1д функц!онаяьних. к1льиевих генератор!в на основ1 КНД М0Н-транзистор!в з пластини. .становить 25+30%.

Досл!дження тестових МОН-конденсатор!в, виготовлених на основ! КНД-структур, дозволили оц!нити параметри меж! под1лу в систем!, но м1стить пол!кремн!ев! шари, опром!Нен! лазёром, що дае можлив!сть п1д!брати оптиыальн! режими лазерно! рекриста-л1зац!1 пол!кремн!ю. Отримана величина ефективного заряду в' _ п1дзатворному д1?лектрику на меж1 з-рекристал1зованим пол1крем-н1бм дор!внюе 6-Ю10 см"2.; в 1золюючому окис! на меж! з моно-. кристальною п!дкладкою становить 3-1011 см"2; в 1золюючому окис! на меж1 з рекристал1аованим пол1кр'емн!ем порядку 5-Ю11 см"2- .

Бивчення впливу лазерного випром!нювання на електричн! властивост! пол!кремн1евих п+-р-п+-структур дозволило встанови-ти визначальн! механ!зми проходження струму: при малих напругах змШення дом!нуе струм генерацИ - рекомб1нац!1, дальше в1дбу-. ваеться р!зке зростання струму, зумовлене ефектом заповнення .центр!в захоплення, 1 при достатньо великих напругах зм1щення спостер!гаеться струм подв1йно1 !нжекц!1. Вивчено також ' вплив лазерного ' випром1нювання на.властивост! МОН-структур з рекрис-тал!зованим пол!кремн!евим затвором.

Виявлено/ що на електричн1 характеристики МОН-транзисто-р!в, сформованих в. пол!кремн!евйх шарах на д!електрику, пом!т-. но впливають границ'!, зерен рекриСтал1зованого > пол!крёмн!ю 1 '• величина заряду на меж1 под!лу 3!-310г. Покращення характеристик прилад!в, . сформованих б.шарах под!кремн1ю, можна досягти "за рахунок п1двищення якост! ■ рекристал!зоьаних-. шар!в.^ Рухли-вхсть1електрсн1ь в канал1• п-М0Н-транзистор!з. 1 виготовлених в. рекристал!зованих шарах/ пол!кремн1ю- з. локал!бац!ею границь

зерен становить 520*720 см2/(В-с); порогова напруга - 0,9+1,5 В: п1дпороговий струм - 5-10"12+10"1'1 А/мкм. Спостер1гаеться дея-кий розкид параметр!в М0Н-транзистор1в на кремн1ев!й пластин! д!аметром 100 мм, 'особливо в П перифер!йн!й частин!. Недивля-чись на под!бн!сть характеристик КНД МОН-транзистор!в ! тран-зистор!в на основ! монокремн!ю, 1снуе ряд суттевих Ф!зичних в1дм!нностей в 1х робот! (вплив п1дкла,,' як другого затвору; здатн1сть одночасного збагачення верхньо'1 ! нижньо! поверхн! пол1кремн1ю; наявнЮть "к!нк"-ефекту I т.д.).

. В робот! розроблено нов! вар!анти конструкШй КНД ЮН-транзистор1в, що дозволяють п1двшцити стаб1льн1сть :роботи прилад!в за .рахунок усунення "к1нк"-ефекту. Створення таких прилад!в не вимагае додаткових технолог!чних операд1й :в -.пор!в-нянн1 з в1дом1№ Досл!джено _ електричн! '" -ьлаетиовст1 КНД ШН-транзкс,тор1в з додатковим п^-контактом до 1нверсно"1 облэст! каналу транзистора; проведено анал1з режим1в роботи 1 залропоновано ф!здчну '-модель таких прилагав. Описуеться також розроблена кокетрущЦя КНД МОН- транзистора з матричною конф!-гурац!е» ' затвору, .проведено анал1з конструктивно-технолог!чних особливостей структур!! 1 ф!зично! модел! приладу. 0собливост1 конструкцП такого транзистора дають можливЮть позбавитися "к1нк"-ефекту' 1 керувати пороговой напругою при одночасному покра&енн1 параметр^ 1 .характеристик приладу.

Тагам чином, дакорлстовуючи спец1альн1 технолог!чн!, топологии! 1 конструктива! методи з врахуванням особливостей технологи ' формувзйня структур, принцип1в роботи 1 побудови еле-мент1в 1С, можна керувати як1стю технолог!! 1 параметрами КНД МОН-транзисторних структур.. •

В четвертому розд!л!. описуеться технолог!я виготовлення м1кроелектронних сенсор1в (тензорезистивних. емн!сних, оптое-лектронних) на основ! КНД-структур з лазерной рекристал1зац1ею пол1кремн!евого шару; досл1джуються характеристики м1кроелект-ронних сенсор!в; виявлений вплив текстури пол!кремн!ю на чутли-в!сть тензорезистивних сенсор1в тиску 1 показано 1х працездат-н1сть.в д!апазбн1 температур -60.. .+300°С.' • -> '

Розроблена сер!йноздатна технолог1я виготовлення в • м1кро-електронному вар1ант1 сенсор!в тиску з пол1кремн1евими тензо-резисторами, рекристал!зованими лазерним випром!нюванням. Кр!м

типових технолог1чних операШй, характернйх для технолог!! 1н-

' ' < '

тегральних схем, при виготовленн! сенсор!в використовуються специф1чн1 технолог!чн1 операцП, пов'язан1 з лазерною рекрис-тал!зац!ею пол!кремн!евого шару, двостороннього сум1шення, ви-готовленням кремн!евих мембран 1 т.д.

Розглядаються основн! принципи проектування мжроелектрон-них сенсор!в тиску, зокрема вплив топологи тензирезистивного сенсора на його чутлив1сть для р1зних текстур пол1кремн!евих шар!в; виявлен! параметри, як! визначають температурну зал ел- " н!сть вих1дного сигналу сенсора.

Досл1джуються м1кроелектронн1 тензорезистивн1 сек -ори тиску з квадратною . мембраной, п!дкладкою в яких служить моно-кристал!чний кремли', ор1ентований в плотин! С100). Сторони мембрани паралельн! напрямку [110]. Тензбрезистивн! елементи сенсора з- рекристал1зованого пол1кремн!ю розм!щен! на тонк!й мембран! з активною площею 2,0 х 2,0 мм2.

Бикористовуючи значения розрахованих коеф1ц1ент!в 'тензо-чутливост!, можна визначитй в1дносну_ зм!ну опору пол'!кремн1евих тензорезистор1в за формулою

' " бй± - у+- (а/Ю2-Р, ' (3)

де 2а - сторона мембрани. Ь - 11 товщина, у - норморана чутли-в!сть тензорезистора. ; яка' визначаеть'ся структурою пол!кремн!е-' вого шару та розташуванням тензорезистор1в. на мембран1. Тополо-г!я тензорезистор1в вибйралась таким чином, щоб на тензорезис-тори, з'еднан.1 в сум1хн1 плеч1 мостово! '-хеми, д!яла деформац!я протилежних знак1в, ко дозволяв аб1льшити вихШ.лй сигнал сенсора. Величина вих1дного сигналу сенсора.тиску з чотирма актив-ними пол!кремн1евими тензорезисторами, з'еднаними в повну мое- . тову схему, при живленн! в1д джерела напруги визначае'ться як

I 5R+ т I 5К-1 \ и - Е ( --—- )■• (4)

В ан1зо!ропному наближенн! оптирована тополог1я пол!-кремн1евих тензорезистор!ь на монокристал1чн1й мембран!. Були спроектоваш 1 виготовлен!- тензорезистивн! : сенсори тиску на 'основ! пол1кремк!ю з текстурою (100) з розташуванням тензоре-зясторхв. б!ля .кра!в мембрани. • Осковн! параметр»! розроблених сенсор!в .тиску наведен! в та&лнт 2. ,

о 1 — «С.1 —

Розроблено технолог1ю виготовлення м1кроелектронних ем-н!рних оенсор!в ткску .на основ!' пол!кремн!бвих шар!в на д!е-лектричних п1дкладках; створен! експериментальн! зразки сенсо-р!в тиску та доол1дхено !х характеристики. Проведено анал1в фактор!в, цо визначаоть чутлив1сть емн1сннх сенсор1в тиску; впливу внутр1шн1х ¡¿ехан1чнкх напружень в мембранах-, виготовле-них у вигляд! багатошарових структур на характеристики еын1с-них сенсоров тиску, Чутлив!сть отримачих зрззк1в сенссрхв ста-ковить (16,5+19,5) • Ю-2 лФ/бар для д!апазсну вим!рюваних тиск1в 0.,.0,4 бар.

Таблица 2.

Основн! параметра тензорезистивних сенсор!в тиску.

N 1 Параметр« I 1 Значения

1. _Д1алагони вим1рюваних тиск!в, бар | 0+0,4; 0+1; 0+5; 0+100

2. Максимальний вих!дний сигнал,мВ 1 50+ 100

3. Нивлення в!д джерела напруги.В I 5 + 15

4. ЧутливЮТь до тиску при 20°С, мВ/(В-бар) | 10 + 15

5. Пстерезис, 7. I 0,1

6. Д!апазон робочих температур, °С 1 -60++300

7. Температурний коеф!ц1ент чутливост! I (вих!дного сигналу)- в д!апазон1 |

- 40++150°С, %-град"1 . 1 - (0,04+0,05)

8. Допустима перевантаження по тиску, X | 1 до 200

• На основ! шар!в пол!кремн!ю.на д!електричних п!дклздках, рекристал!зованих лазерним. ьипром!шованням, стЕ0рен1 оптоелект-ронн! сенсори видимого випром1нювання та досд!джено 1х характеристики. Координатна чутлив!сть дор!внюе - 4,1 В/мм-мВт; час формування вихШого сигналу не перевицуе 10 мкс; стаб!льн!сть в д!апазон1 температур 20+250°С - 0,1 Х-град'1 . Застосування технологи рекристал!зац!1 пол!кремн1евих шар1в на д!електрику дозволяе створювати координатно-чутлив! оптоелектронн1 сенсори-сум1сно з електронними схемами обробки 1нформац11 на- одному кристал! у вигляд! 1нтегральнего'модуля.

'В п'ятому розд!л! описано запропонован! ефективн! способи 1 розроблену .технолог!» створення фоточутливих р-п-переход1в у

власнодефектних монокристал1чних зразках 1 еп!такс!йних шарах . Сс1НеТе, а такс* одного або дек1лькох фоточутливих р-п-перехо-д1в в об'ем! одн1б! 1 т!е! к еп1такс!йно1 вар1зонно"! структура . CdHgTe 'за допомогою лазерного випром!нювання та досл1джено 1х . властквост1. Схема створення р-п-переход!в у вар!зонн1й гете- роструктур1 СИН^Тв за допомогою лазерного вяпромПьивання наведена на рис.2. 0п1р р-п-переход!в при нульов1й напруе! зм1-шення* становить 102+103 Ом, напруга в!дс1чки, отримана з ВАХ -" 0.05+0,35 В 1 еб1льшуеться з1 зниженням температури та п!дви-щенням процентного вм!сту телуриду кадм1ю.у вих1дному мат» >1а-л1. Досл1дження особливостей електричного пробок) р-п-переход1в вказують на дом!нуючу роль, тунельного механ!зму. Глибина заля-гання р-п-переход!в становить 5,0+20.0 мкМ. На основ! вим!рю-вань Б4Х переход1в,\отриманих за допомогою 1мпульсного лагерного випром1нювання в монокристал1чних зразках СИНеТе, установлено ступ1нчастий проф1ль розпод1лу кониентрацП носПв струму 1 утворення структур« типу р+-п+-п. 0ц1нка товшини шару СТО при нульов1й напруа1 зм!иення дала значения 0,5+3,0 мкм. Максимум' фоточутливост1 . переходи в залежност1 в!д складу вих1дного .ма- . тер!алу знаходиться в 1нтервал1 довжин хвиль 4+12 мкм.

Розроблено спос1б виготовлення фоточутливих ртп-переход1в також в структурах Сс1Те-СУНгТе-А0П за-допомогою лазерного ви-пром1нювання.. Використання капсулцючого покриття у вигляд! анодно-окисно! пл!вки на поверхн! МНгТе даб можлив!сть паси-вувати поверхню кристалу 1 межу виходу р-п-переходу на поверх-ню, а також ' зменшити можлив1сть виходу ртут1 з чатер1алу, .щр . забезпечуе кращу як1сть 1 стаб1льн1сть виготовлених прилад1в. , Проведено досл1дження властивостей р-пгпереход1в, виготовлених запропонованим способом 1 анал!з механ!зму проходження струму ' при р!зних значениях напруди. змШення р-п-переходу.

Для пор1вняння властивостей р-п-переход1в, отриманих р!з-ними способами,розглядаються також р-п-переходи, створен! ди-Фуз1ек> та. !онним легуванням ртут1 в СсШдГе (0,18ч х < 0,25).. Вивчено деяк1 процеси. лавинного помноження носПв заряду в •. р-п-переходах в С<1НгТе. Показано, шд значення,сп1вв1дношення сигнал - шум е максимальним, . якш коеф!ц!ент помноження. дор!в-. -нюе 3+5. ■ .;. .'•'.' • '

Показано вплив неоднор!Дноотей вих1дного матер!алу СЙН^Те на БАХ !' спектральний розпод!л фотонутливост! р-п-переходу;

б)

ас о о а о

1 2

Рис.2. Схема створення р—п— переход» в у вар1эонн!й гетероотруктур! СсШдТе. (1 -п1 дкладка С<Ле; 2 - шар СаНдТв; 3—шар СсШдТе (х-0,2); 4 —припай 1п—Со; 5-тепло-в1ДВ1Д).

Досл1даення координатного роапод!лу фоточутливост! дифу81йних р-п-переход1в показали суттеву неста£31льн1сть 1х чутливост1 по периметру чутливого елементу.•

Досл1джёно вплив .неоднор1дностей внх1дного матер1алу СсШ^Те при високих г1дростатичних тисках 1 гел1евих температурах на електричн1 характеристики р-п-переход1в. В р-п-перехо-дах, отриманих в ыатер1алах а однор1дниы розпод1лсм складу, спостер!гаються плавн1 залежносП перво! 1 друго! пох1дно1 струму в1д напруги гм1ценвя. Для неоднор1дних эразк!в з р-п-переходами спостер!га»ться деяк! особяивост!. як! вникать, при тисках 9,0 кбар, шр дозволяв припустити наявнЮть м1кро-включень у вигляд! нап!вметалево! фаги у вюЦдному матер!ал1 СЙНгТе. 3 ростом тиску пряма в1тка ВАХ в.м1цуеться в 01к б1ль-ших .напруг; оц1нка коеф1ц1внту зм1ни контактного потенц1алу з тиском дала значения (9,6+10,2)-¿О"® В/бар.

На основ! проведених . досл!дхень розроблен1 1 опробован! технолог!чн!.схеми виготовлення фоточутливих р-п-переход!в в

•- 24 -

монокристал1чних зразках 1 еп!такс1йних вар!зонних структурах CdHgTe за допомого» лазерного випрокинювання.

Шостий розд!л м1стить результата досл!дження характеристик 1 параметр!в фотод!од1в в залежност1 в1д специф1ки власти- • востей вих!дного матер!алу CdHgTe 1 технологи створення р-п-переход1в. На початку розд1лу даеться анал!з параметров фотовольта! чних детектор!в 14 випром1нювання у зв'язку з особли-востями створення приладних структур в CdHgTe. _Дал1 розгляда-ються конструктивн! особливост! фотод1од!в, б т.ч. на основ1 еп1такс!йних вархзонних структур з р-п-переходами, сформов: .ими лазерним випром1кюванням.

Досл1джено електричн! 1 фотоелектричн! характеристики фо-тод1од1в на основ!' CdHgTe з р1зною конценТрац1ею ндсПв заряду в п-область Для б1льшост! фотод1од!в в!дношення реком01нащй-ного струму в шар! ОПЗ до рекомб!нац!йного струму в р- ! п-об-ласт'ях тим б1льше, чим б!льший склад*вих4дного матер1айу, мен-ший час життя носПв 1 01льша концентрация в окол! меж! ОПЗ. При дП лазерного випром1нювання достатньоЧ- потужно'ст! в' фотод!одах з сильнолегованою -п-областю струм при зворотн!й напруз1 змЩення сп1врозм1рний з величиною струму при прямому зм!щенн1. Бстановлено, що' з! зб1льшенням концентрацП носПв . заряду в п-шар! фотодЮда-спектр фото-е.р.с.- розшйряеться в-б!льш короткохвильову область. 3 метою анал!зу спектрального розпод!лу фоточутливост1..вих1дних зразк1в 1 фотод1од!в на '1х основ1 проведено розрахунок р1вня Ферм1 1 еФективно1 маси носПв заряду СИНгТе в залежност1 в1д 1х концентрат*I, складу ма-тер1алу 1 температури. Показано, що найкраще узгодження розра-ховано'1 залежност! ефективно! маси в1д концентрацП електронгв з експериментальними даними буде при врахуванн1 б1льш в!ддале-них верхн!х зон. ОШнка положения р!вня Ферм! для Фотод1од1в з "просв1тленою" п-областю дала значения 0,04+0,17 еВ.Розрахована концентрац1я елёктрон1в в птобласт! дор!вюое (0,5+9,0)-1017см"3.

3 метою анал1зу вольт-ватнш чутливостГ фотод1од!в на ос-. нов! CdHgTe• проведен! досл1дження 1х диФеренц1ального опору 1 • квантово! ефёктивностГ в1д зворотньо! напруги зм!щення 1 по-тужност! 14 випром1нювання.. Досл1дження БАХ фотод!од!в яока-•зують, що для б1льшост1 прилад1в, особливо для тих, в яких р-п-перех1д створений дифуз1ею ртут1 в неоднор!дному матер1ал! СиН^Те. характерн! значн! струми- втрат. Для 61лькГ як1сних фо-

тод!од1в диференц1альний onlp дор!внюе 102+103 Ом, посл!дов-ний- onlp 7+25 Ом. Досл1дження диференц!ального опору фотод!о-д1в з р-п-переходами, отркманими р!зними методами, не показали CyTTSBOi р!ЗНШД м!ж ними. В б!льшост! випадк1в при ЗВОрОТНП! напруз1 зм1щення диференц1а1ьний onlp зачишаеться таким же, як при нульовому, або дешо гб!льыуеться, а дальше зменшуеться. Встановлено, цо при деякому значенн! струму при' зворотн!й нап-руз1 зм!цення i потухност! 14 випром!нювання вольт-ватна чут-лив!сть Фот0д10д1в досягае свого оптимального значения, а дальше з ростом потужност1 випром!нювання зменшуеться.

При досл!дженн1 частотних характеристик фотод!од1в на ос-Hosi CdHgTe виявлено три групи прилад1в з ,р!зним механ!змом обмемення 'ix пвидкод!!. Для першо! групи фотод1од!в- гранична частота становить: 65+130 мГц, n-lO+SOJ., 3u-(0,1+1,0)-102 В/Вт; Д*- (1+5)-109 см-Гц1/2-Вт~г; для друго! - .150+350 МГц, И-20+40%, Д*-(1+3)-1р10 см-Гц1/2-Вт-1, Зц-(0,25+2,0)-Юр В/ВТ; для третьо! - 350+650 мГц. п-40+70%, Д*-(1+'2)• 1010 см-Гц1/2-Вт, 3U -102+ 103 В/Вт. Для деяких Фотод1од!в висока чутлив1сть cnocTeplraiacb майже до 1,0 ГГц. В первому випадку механ1зм об-меження швщкодп фотод1од1в пов'язшшй з часом дифузП або дрейфу носПв заряду в1д м!сця ix генерацП до потенц!ального бар'еру, в другому - з поспйною часу заряду емност! р-п-пере-ходу. Другий механ!зм обмеження велнуини ивидкодП справедливий також 1 для фотод1од1в Третьо! групи при малих значениях збо-ротно'1 напруги зм1щення. При достатньо великих напругах зм1щен-ня швидкод!я ,фотод!од!в обмекена часом прольоту носПв чербз ОПЗ р-п-переходу.

Проведен! досл1дження • пороговой. чутливост! фотод!од!в в гетеродинному режим!. МШмальна порогова чутлив!сть фотодю-д!в з граничною частотою до 500 мГц становить величину порядку 6-10-20+2-10"-9 Вт/Гц при оптимальному значенн! потужност! випром!нювання гетеродина 0,15+0,9 мВт..

ЗАГАЛЬШ ВИСНОВКИ

1-. Встановлено законом1рност! • структурних перетворень в-х!м1.чно ст!йких елементарних нап!впров1дниках типу пол!кремн!ю на д!електричних п!дкладках в запежност! в1д умов лазерно!- об-робки та типу вих!дних структур. ОптгоЛзовано умови формуванн'я крупнозернист® шар1 в пол1кремн1ю задано!. кристалограф!4но!

- Е6 -

ор1ентацП з лекал1зац1ею гракиць зерен при рекр!;с?ал!зацП через р!дку фазу п!д д!ею скануючого лазерного випром1нювання.

2. Розроблено Ф1зичн1 основи отримання пол!кремн!евих ша-р1в на д1електричних п!дкладках э контрольованими геометричними • параметрами м1кр'оструктури та технолог!^ стьорення структур "кремн1й-на-д!електрику", придатних для ьиготовлеьня елемент1в 1нтегральних схем 1. м1кроелектронних сенсор1в'.

о. Бперае встановлен! кореляцП м1ж властивостями рекрис-тал1зованого пол!кремн1ю та режимами м1крозонно'1 лазерно"! об-робки. Виявлено. ан!зотропш електроф1зичних 1 тензорезистк них властивостей. Проведено моделювання тензорезистивного ефекту в пол!кремн!! р-типу для широкого д1апазону концентраШй носПв заряду 1 робочих температур.. Показано, то лазерна рекристад1за-ц1я пол1кремн!евогс . шару призводить до значного п!двшцення тензочутливост! матер1алу, значения поздовжнього коеф1ц1ента тензочутливост! становить - 55 для зразк1в з На^Ю17 см-3'.

4: Встановлен! законом!рност1 зм1ни електроф1зичних-1 фо-тоелектричних властивостей та морфологи поверхн! монокриста-1 л!чних зразк!в 1 еп1такс!йних шар!в--Сс!НдТе Шд д1ею лазерного випром1нювання. Показано, шо д1ею потужного лазерного випром!-нюьання на власнодефектн1 нап1впроБ1дники типу СУНдТе можна мо-диф!кувати властивост! приповерхневил шар!в.' Концентрац1я ак--цептор1В в приповерхнеьому шар! товииною 10+15 мкм ь р-Сл1п§Те зростае на 1+2 порядки 1-досягае (3+3)-1017 см"3. Основним к:е-хан!ьмом модиф!кашЛ властивостей ь СиН^Те е теплова д1я лазерного випром!нювання.

5. Бперше запропоновано ф!зичну модель структурних перет-ворень у власнодефектних нап!впров1дшгках типу СсЩдТе при д"Г1 лазерного випром1шовання, зг!дко яко! Формуьанкя приповерхневих шар1в з п1двиш.еною концентрацию акцептор1в -в р-СсШйТе 1 Сверен типу пров!дност! в п-СсШйТе при лазерному нагр1ванн1 проходить в результат! загартування нер!вноважно! ьисокотемператур-но! концентрацП власних електрично активних'.дефек^в структура.

С. На основ! КНД-структур з рекрисгагЛзованим лазерннм еипрсм!киваниям пол1кремн!евим шаром створено елементи МОН 1н-тегральних схем (МОН-транзистор«1ньертори, п*-р-п+-струкгури. "к!льцеБ! генератор!!), досл1джеко 1х ьласт.иьссг1 та розроблено наб!р тестових м!кроелектрснких структур для контроле парзмет-р!ь шар:в полжремнш ! прилад!ь на 1х основ:.

" ¿а! ~

?. Блёрзе рогроблено воз! пагЛанти конструкц1й КНД М0Н-трглзистор1Б з пЬ'БИ'ценсю стаб1 льностю, ьо лосягаеться усу-неявям "к1нк"-~.гекту. 0пг:ш1бОЕано придала! структури 1 вдоско-яадена технолог in стьореп.чя КНД ЖН-тран&кстор1в.

3. гоорсблеко сегайноздатну технологи: виготовл^шл :,икро-електронгах с&ксор!в на основ! структур "кр*мя!й-на-д1елзктри-ку" з логериш рекрис?ал!ггц!а> пол1кр%ш!евого лару та стьор»-Tii гксперккелтасьи! грагки ceiicopis з покреденями парамегрэди I характеристиками, .iki мгптъ перевари в пор1ьняннГз !сну)«чкми сенсора;/!! на основ! монскристал1чного кремнию:

- те:!зорезистивн1 сенсори тиску з чутлив1стю iO+15 i,;3/(3-6ap) для д!апазон!в в!д 0+1 бар до OtlCO бар в широкому 1нтервал1 температур -60+ S00° С;

- емн!сн! сенсори тиску з чутлив1стю. (16,5+19,5)-Ю-2 пФ/бар для д!апазону riicKis 0+0,4 бар;

-.г оптоелектронн! сенсори видимого випром1нювання ,з координатою чутлив!стю 4,1 Б/(мм-мВт).

9. Вперше запрогюновано нов1 ефективн! способи 1 технологии! методи стЕОрення фоточутливих в диапазон! довжин хвиль 4+12 мкм р-п-переход!в у власнодефектних монокристал!чних зраз-ках ! еп1!такс!йних шарах CdHgTe, а також одного або дек!лькох фоточутливих р-п-переход1Б б об'ем! одн!е! i Tie! ж еп!такс!й-но! Bapi30HH0'i структури CdHgTe за допомогою лазерного випром!-нювання та досл!джено' 'ix властивост!. Розроблена ориг!нальна конструкц!я 1 виготовлен! Фотод!оди на ochobI еп1такс1йних ва-р1зонних структур CdHgTe.

10. Встановлено кореляцП характеристик р-п-переход1в ? електроф1зичними параметрами вих1дного матер!алу та риявлено 1 пояснено вплив неоднор!дностей вих1дного материалу на вольт-амперн1 характеристики 1 спектральний розпод1л фоточутливост! р-п-переход!в.

11. Пор1вняння параметр1в Фотод1од1в на основ! CdHgTe, от-риманими р1зними способами, вказуе, що покрашен! параметра i характеристики властив1 для Фотод1од1в, одержаних за допомогою лазерного випром!нювання. М1н!мальиа порогова чутл.ив1сть фото-' д!од1в в гетеродинному режим! з граничною частотою до 5G0 мГц станрвить величину порядку б-10"го+2-Ю"19Вт/Гц при оптимальному значенн! потужност! випром!нювання гетеродина 0,15+0,9 мВт.

OcHObHi публ!кацП за матер1алами дисертаШйно! роботи

1. Дружинин A.A., Матвиив М.В. Влияние некоторых физических ■параметров твердого раствора Cdxh'gi-xTe на свойства р-п-пе-реходов // Физическая электроника. Респ. межвед. науч.-техн.сб.

- Львов - 1975. - Вып.10. - С.23-27.

2. Бовина Л.А.. Брандт, Н.Б., Дружинин A.A.■и др. Электрические свойства неоднородных р-n- переходов б Cdxh'gi-xTe при высоком гидростатическом давлении // Укр. физ. дурная. - 1977. -Т.22 - N7. - С.1210-1213.

3. Луцив Р. Б.,. Савицкий Б.Г., Дляцко Г. В.,'Дружинин A.A. и др. Воздействие импульсного лазерного излучения на n-CdxHgi-xTe // Физ; и техн. полупроводн.'- 1978.—г.12^ - Б.о.

- С.427-430.

4. Пляцко В.Г., .Савицкий В.Г., Луцив г.В., Дружинин A.A. и др. Инверсия типа проводимости в сплавах ri-CdxHgj;-xTe под воздействием импульсного лазерного излучения // Докл'. АН УССР.' Сер.А. Физ.-мат. и техн. науки. - 1978. - N7: - С.045-647."

5. A.c. N 577850 СССР, МКИ НОЯ, 21/04, 1977. Способ изготовления р-п-переходов в. собственнодеФектных полупроводниковых материалах /Дружинин A.A.,Клик С.Г. .Котлярчук Б.К.и др..- 6с.

6. A.c. N 613G64 СССР. МКИ H01L'Sl/253. 1578. СП особ из--готовления полупроводниковых структур / Савицкий В.Г., Луцив Р.В., Дружинин A.A. и др. - 7с.

7. A.c. N 786769 СССР, МКИ H01L 31/18. 1379. Способ изготовления пленарных р-п-переходов в теллуридах Кс~.мял и ртути / Луцив Р.В., Матвиив М.Б., Дружинин A.A. и др. - 7с.

8. Дружинин A.A., Васюк H.H., Осередько С.А. Нормирование областей с повышенной концентрацией акцепторов в Cdrigle с помощью лазерного излучения // В сб.:Полупроводники о узкой запрещенной зоной и полуметаллы. Львов. - 13?0. ч.1. -С.135-187. •

9. Васюк п'.Н. , Дружинин A.A., йльчукГ.А. и др. Исследо-. вание коэффициента ' Холла и электропроводности тонких слоев CdHgTe, подвергнутых лазерному облучении // Укр.-биз. журнал.

- 1983. - т.23. - N8. - С.1218-1220.

10. Дружинин A.A., Васюк H.H. Фотопроводимость тонких слоев CdHgTe после обработки импульсами лазера В-сб.: Полупроводники с узкой запрещенной зоной и пожуметсЛйК. : Львов,

198Я. - С.72-73.

11. Дружинин A.A. Полупроводниковые диоды и транзисторы.

- Львов, ЛПИ. - 1934. - 61 С.

12. A.c. N 1248479 СССР, МКИ H01L 21/04, 1986. Способ изготовления р-п-переходов в структурах .CdTe-CdxHgi-xTe I Буджак Я.С., Дружинин A.A., Басюк H.H., Луцив Р.В.- 4с.

' 13. Дружинин A.A., Ермаков A.B., Когут И. Т. и. др. Рекрис- . таллизация поликремния на изолирующих подложках С. помощью лазерного получения У/ Физическая электроника. Респ. межвед. на-.'уч.-техн. 'сб. - Львов. - 1988. - Вып. 36. - С.77-82.

14. Дружинин A.A., Кеньо 1\В., Костур В.Г. Поведение поликремниевых п+-р-п+-структур при воздействии лагерного излучения // Электронная промышленность: - 1388. - N 57. -С.21-22. ■ .

15. Влызнюк A.B., Воро.нин В.А., Дружинин A.A.., Костур Б.Г. Контроль мощности лазерного излучения' при формировании структур типа "кремний-на-диэлектрике" // Б сб. Прикладная физическая оптика.: Науч. труды ДОоск. энерг. ин-та, N 164. - м.

- 1988. - С.45- 49. '

IG. Васюк H.H., Дружинин A.A., Костур В.Г., Луцив Р.Б. Необратимые изменения в CdHgTe,■ инициируемые лазерным облучением // Физическая электроника. Респ. межвед. науч.-техн. сб.

- Дьвов. -. 1989. - БЫП.37.- С.69-72.

17. Дружинин A.A., Костур В.Г., ЛыОа О.М. Применение ла- • ' 'зерного излучения для рекристаллизации- поликремниевых слоев на,

диэлектрических подложках // Б сб!: ■-Применение лазеров-в про-мншлености. - Л., ЛДКТП.- 1989.- С;11-15. •

18. Костур Б.Г., ЛыбаО.М., Дружинин Ai А. Применение ла- • зернйго излучения для рекристаллизации поликремниевых слоев, используемых в микроэлектронике // В сб.: Лазеры в народном хозяйстве. "- М. . МДНТП. - 1339. - С.63-63.

IS. A.c. г; 1493010 СССР; МКИ НО IL ¿1/268, 1583. Способ изготовления самосоБмеиенных ЖП структур типа кремний на изо- • ляторе / Воронин 5. А.Дружинин A.A., Когут.И.Г. и Др.- - 4с.' .

20.' Дружинин А. А.. Литвин И.С., Костур В.»". Фоточу ветви- . тельные структуры на основе слоев поликремнил, рекристаллизо-ванных лг^ернкм излучением // Фиа-ическал электроника. Респ. ме>.в-:-д..чауч.-техн. сб. - Львов - i3~0. - Бып. 4Сг. - С. 1*0- ir*.

21. Дружинин A.A.. Костур В.Г.. Еиянык Д., г.гг'.': >'.Т.

Структуры кремний-на- диэлектрике: лазерная рекристаллизация поликремния, свойства границ раздела // VII Междунар. конф. по микроэлектронике. "Microelectrorilcs"90": Матер, конф. - Минск.

- 1930. - 4.2. - С.186.

£2. Voronin V.А., Druzhinin А.Д., Maryamova I.I. et al. -Recry'stallized Polysillcon as a Material for mechanical values sensors // 13 th International annual school-with posters on microelectronic sensors arid semiconductor layers. Sozopol, Bulgaria, 14-18 May 1990, p.93-100.

£3. Дружинин А.А., КеньоГ.В., Ког.ут П.Т., Костур'.Г. Физическая модель КНИ МДП-транзистора для неравновесного состояния // Электронная техника, сер. 3. Микроэлектроника. -1990.- Вып.5 (139). '- С.69-91. '

£4. Федорчук Е.Н., Дружинин А.А. Оптимизация параметров интегрального триггера на МЯЛ-транзисторах // Физическая электроника. - 1990. - Был. 41. '--С.94-97. •• • ..

S5. Дружинин А. А., КеньоГ.В., Когут И. Т. Тестовые. структуры для контроля параметров .слоя поликремния на- диэлектрике' // Электронная промышленность. - 1991. - N 1..- С.65 -68.

£6. Voronin V.A., Druzhinin A.A., Kostur V.G.. Lvba О.М. Laser-induced Epitaxial Growth of Silicon Layers orrInsulating Substrates // Froc. l.st Int. Conf. 'Epitaxial Crystal Growth.-Budapest, Hungary, Apr. 1-7. 1990, Crystal Prop.."Prep., vol. 32-34 (199i), p.33-88.

£7. Druzhinin A.A., Kenio G.V., Kogut I.T., Kostur V.G. Microelectronic structures in laser-induced epitaxial .silicon .layers on insulator// Proc. 1st.'Int. .Conf. Epitaxial Crystal Growth, Budapest , Hungary, Apr! ¿-7, 1330, Crystal Prop. Prep! vol.-32-34 (1991), p.89-9£.

■ ■ .28. Voronin V.A., Druzhinin A. A'., Maryamova I.I. et al. Laser-recrystallized polyslllcon layers in sensors //'Workshop on Microelectronic Sensors ."EAST-WEST", A'ost. May. 7-3, 1331, Sozopol, Bulgaria, p.64.

29. Дружинин А.А., Марьямова И:И., Костур В.Г. Сенсоры с тензорезисторами на основе поликремниевьл слоев с лагерной рекристаллизацией // Б сб.: Актуальные проблемы ■ .электронного приборостроения.' Сенсорная электроника. Новосибирск. - 1^31.'

- С.44-50.

30. Дружинин А.А., Марьямова й.й.,' Кос тур Б.Г., и др. Пье.-.

зорезистивные сенсоры на основе структур " кремнии-на-нзоллторе'.'// Метрология. - 1991, - N 5. 1 С. 20-25.

31. Druzhinin A.A., Kostur V.G., Lyba О.М. and Pankevich I.M. Structure ' charges arid crystalllzation process peculiarities of polysilicon layers urider laser irradiation effect// Proc. 3rd. European Ccnf. on Crystal Grc-ith, Budapest, Hungary, MaJ 5-11, 1931. Crystal Prop. P; ep. vol. 36-33 (1931) pp. 333-393.

32. Дружинин А.Д., Ксгут И.Т., Костур В.Г. и яр. Структурные изменения б капсулироваяных слоях поликремния под действием сканирующего лазерного излучения // Физика и хгемя обработки материалов. - 1992. - N 3. - С.33-43.

33. Дружинин А. А., Марьямова И. Й.КогутИ.Т.-, -Панков Ю.М. Сенсоры механических величин нового поколения на основе рекристаллизованных лазером слоев -поли-31 // В сб.: Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЗП-92, т.4. Сенсорная электроника. - Новосибирск. - 1992. - С. 67-74.

34. Voronin V.A., Druzhinin A.A., MaryaTova I.I. et al Laser recrystallized polysilicon layers in" sensors // Sensors and Actuator's,. 1992, Vol.30, N 1-2, pp.143-147.

35. ДрузшИн A.O., Мар'ямова 1.Й., Костур В.Г^ та 1н. Досл1дження тензорезистивних властиЕостей рекристал1зоБаяих пол1кремн1евих шар1в // Ф1зична електрон1ка. Респ. м1хв1д. наук, техн. Зб. - Льв1в - " Вип.42. - 1992. - С.33-83.

36. А.С. N 1783937 СССР. ¡ДОГ H01L 27/12, 1S92. КНД МДП-транзистор //Дружинин А.А. .Кеньо Г.В. .Когут Й.Т. и др.- 4 с.

37. Дружин1н А.О. Структури кремн1й-на-1золятор1 1 еле-менти електронно! техн1ки" на 'ix. ccnogi // IV Шднар. конф. з Ф1зики 1 технологи тонких пл1вск. - Ч.П. - 1вано-Франк1вськ. ^ 1993.'- C.S54.

38.Cru2fiirun a!a.-, Marya-nova I.I., LavltskaE.il., Pankov Y.M. The new generation of . microelectronic sillcon-cn-insulator // Proc. of Int. Conf. "Physics In Ukraine",- Kiev, 22-27 June, 1993, Radiophyslcs and Electronics. 1S93, p. 85-88.- ;

39. Дружин1н A.O. Структурн1 перетворення при д11 лазерного випром!нювання у власнодефектних нап!впров1дниках CdrhjTe// Перша М1жнар. "конф. "Кояструкц1йн1 та функц1ональн1 ыатер1аяи" КФМ'93.-• Льв1в. - 1993.- с.201-202.

- 32 -РЕЗЮМЕ

В работе установлены закономерности структурных превращений в химически стойких элементарных полупроводниках типа поликремния и изучены процессы лазерной микрозонной рекристаллизации поликремниевых слоев на диэлектрических подложках, а также выявлены особенности изменений структурных и электрофизических свойств сложных . собственнодефектных полупроводников типа CdHgTe, в которых под тепловым воздействием лазерного излучения происходят превращения электрически активных точечных дефектов ■ структуры.

Разработаны .Физические и технологические основы изготовления микроэелектронных сенсоров на основе рекристаллизованных структур "кремний-на-диэлектрике" и предложены новые конструк-тивно-те: юлогические способы повышения качества КНД МОН-тран-■зисторов. и улучшения их параметров, . а также новые технологические способы' создания фоточувствительных р-п-переходов в собственнодефектных полупроводниках CdHgTe с помощью лазерного излучения и изготовлены на их основе фотодиоды для регистрации слабого ИК-излучения. '

SUMMARY

In the work the mechanisms of structural transformations in chemically resistant elementary semiconductors, in particular in polysllicon, have been revealed. The processes of the laser. micro-zone' recrystallization of polysllicon ' layers on insulating substrates have been studied'. The key features of the structural and electrical properties .change have been revealed in complex nat'ive-defeot semiconductors suchas CdHgTe• where the transformations of electrically active point defects of structure oocure under the thermal influence of laser irradiation.

The physical and technological basis has been developed to produce the microelectronic sensors with recrvstallized "silicon-on-insulator" structures and the .'new construct!ve-' echnologlcal methods have been proposed to increase the quality of SOI M3S transistors and to improve their parameters. The new technological methods have been developed to create the piwtosensitive p-n-junctions in' native-defect CdHgTe by laser irradiation; the photodiodes have-been manufactured on their 1 iwsis for tie weal-. IR irradiation registration.