Химико-технологические основы низкотемпературного формирования межфазных границ раздела диэлектрик-проводник тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.18, доктор технических наук в форме науч. докл. Алехин, Анатолий Павлович

• Алехин, Анатолий Павлович
• доктор технических наук в форме науч. докл.
• 1999

Заключение диссертации по теме «Химия, физика и технология поверхности», Алехин, Анатолий Павлович

выводы.

1. На основании принципов соответствия объемов структурных единиц полупроводника и сложного диэлектрика и термодинамических расчетов определены оптимальные по наименьшему количеству дефектов фазовые составы переходных границ раздела полупроводники А3В5, А2Вбанодные оксидные пленки (АОП). Ими являются для А3В5: ВА2ш0з/В2у03 и для А2В6: ВУ1/АпО(8)/ АпВУ1Оз.

2. С помощью кинетических и технологических исследований найдены пути получения оптимальных фазовых составов гомоморфных границ раздела многокомпонентный полупроводник-диэлектрик. Установлено, что существует зависимость между кристаллохимическим составом границы раздела, технологическими параметрами анодных процессов и электрофизическими свойствами формируемых тонкопленочных структур. Показаны предельные возможности жидкостных процессов, с точки зрения получения необходимых параметров гомоморфных границ раздела многокомпонентный полупроводник

3. По сформулированным условиям построения качественных границ раздела реализован замкнутый технологический микроцикл, заключающий в объединении процессов химической очистки/полировки поверхности полупроводника, формирования диэлектрического слоя в виде АОП с одновременным «залечиванием» дефектов границы раздела ионами галогенов и серы. Разработанная технология формирования МДП-структур на антимониде и арсениде индия внедрена в промышленность при изготовлении многоэлементных ИК-фотоприемников на рабочие температуры 80-120 К с пороговой чувствительностью 10"6-10"7 Вт.см"2.

4. При использовании принципов кристаллографического соответствия двумерных решеток полупроводника и функционального слоя обосновано применение халькогенидов в качестве активных диэлектрических пленок на бинарных и тройных полупроводниках с минимальным количеством дефектов на гетероморфных границах раздела.

5. Совершенствована технология молекулярного наслаивания (МН) для получения структур полупроводник-диэлектрик с улучшенными электрофизическими параметрами. Показано влияние фотонного воздействия (Я.=115-260 нм) на кинетику и механизм поверхностных процессов, заключающееся в более полном протекании хемосорбционных процессов, достижении более высокой воспроизводимости, стехиометрии формируемых слоев и снижении температуры.

6. Предложен и экспериментально подтвержден метод устранения деградационных эффектов, происходящих на границе раздела полупроводник А2Вб - диэлектрик. Метод заключается в том, что на поверхности исходного полупроводника формируется тонкий (2-10 нм) слой состава АпО(8), игракяции роль буферно-сопрягающей и химически стабильной фазы на границе раздела.

7. Создан замкнутый технологический микроцикл формирования структур на основе С(1хЩ1„хТе с использованием процесса МН, положенный в основу МДП-технологии многоэлементных фотоприемников, чувствительных в позволяет добиться предельных электрофизических параметров

АОП. изготавливаемых структур из-за невозможности полного исключения кислородных и углеродных примесей на поверхности подложки.

8. Разработана и использована двухмодульная высоковакуумная (-10"6 IIa) установка, позволяющая осуществить низкотемпературный (менее 473 К) замкнутый технологический микроцикл формирования структуры полупроводник-диэлектрик, включающий газофазные, фотонно-индуцированные процессы очистки и/или модификации поверхности полупроводника и нанесение диэлектрического слоя с in situ диагностикой состояния поверхности методом рентгено-фотоэлектронной спектроскопией (РФЭС). В условиях замкнутого высоковакуумного цикла экспериментально подтверждена зависимость соотношения размеров структурных единиц подложки и молекул реакционных газов к плотности быстрых ПС изготавливаемых структур. Указаны пути формирования границ раздела с параметрами, максимально приближенными к предельным.

9. Для разработки технологии очистки использованы различные газовые среды и ультрафиолетовые (УФ) источники, а также in situ мониторинг состояния поверхности, что позволило разработать процессы очистки поверхности полупроводников от углеродных и кислородных примссей до уровня -0,1 монослоя при температуре, не превышающей 373К. Исследован механизм начальных стадий формирования функциональных слоев на полупроводниках.

10. На основании экспериментальных данных установлено, что основные закономерности формирования границ раздела полупроводник-диэлектрик могут быть использованы для получения биосовместимых поверхностей полимеров. Разработаны технологические методы построения структур модифицированный полимер - кровь, включающие создание периодической структуры на поверхности некристаллической подложки в виде углеродных кластеров размерами 7-12 нм. Получены зависимости медико-технических параметров изготовленных структур от технологических условий модификации поверхности за счет обеспечения конкурентной адсорбции белков плазмы крови.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук в форме науч. докл. Алехин, Анатолий Павлович, 1999 год

1. Алехин А.П., Белотелов C.B., Емельянов A.B. Проблемы формирования межфазных границ раздела на сложных полупроводниках. //Электронная техника. Сер.Микроэлектроника, вып.1(52), 1988, 32-38.

2. Алехин А.П., Егоркин В.В., Фоминых С.Н. О применимости диаграмм Пурбе к анализу фазового состава анодных оксидных пленок на антимониде индия. //Журнал физической химии, т.59, №8,1985,2085-2089.

3. Алехин А.П., Лаврищев В.П., Сорокин И.Н. Особенности анодирования бинарных полупроводников. // Сб. «Неорганические диэлектрики и пленки в микроэлектронике», М., МИЭТ, 1974,64.

4. Алехин А.П., Емельянов A.B., Комарец И.В. Исследование процесса анодирования антимонида индия в водных и безводных электролитах. //Электронная техника, сер.2. Полупроводниковые приборы, вып. 1,1976,29-30.

5. Алехин А.П., Бахтин П.А., Емельянов A.B. Некоторые аспекты анодирования полупроводников А3В5. //Спецэлектронная техника. Микроэлектроника, вып.2(33), 1978,68.

6. Алехин А.П., Байбатыров E.H., Емельянов A.B., Мамбетказиев Е.В. Способ определения индия и сурьмы. Авт.свид. №882146 от 25.06.1980.

7. Алехин А.П., Комарец И.В., Лаврищев В.П., Сорокин И.Н. Электролит для анодного окисления антимонида индия. Авт.свид.СССР №495971 от 22.08.1975.

8. Алехин А.П., Емельянов A.B., Лаврищев В.П. Электролит для анодного окисления полупроводников А3В5. Авт.свид.СССР №115710 от 5.05.1978.

9. Алехин А.П., Емельянов A.B. Электролит для анодного окисления А2 В^ . Авт.свид.СССР №198126 от 2.02.1984.

10. Алехин А.П., Емельянов A.B. Электролит для анодного окисления А3В5 Авт.свид.СССР №138511 от 4.01.1980.

11. Алехин А.П., Белотелов C.B., Емельянов A.B., Солдак Т.А. Электролит для анодного окисления InAs и его твердых растворов InAsxSbix. Авт.свид.СССР №225375 от 14.12.1985.

12. Алехин А.П., Емельянов A.B., Лаврищев В.П. Способ анодного окисления полупроводников в галогенсодержащих средах. Авт.свид. СССР №120403от 6.09.1978.

13. Алехин А.П., Емельянов A.B. Влияние галогенсодержащих добавок на свойства МДП-структур. //Тезисы докладов 8-ой Всесоюзной конференции по микроэлектронике, М., МИЭТ, 1978.

14. Алехин А.П., Емельянов A.B. Способ анодного окисления полупроводников А3В5. Авт.свид. СССР №133260 от 6.08.1979.

15. Алехин A.II, Емельянов A.B., Лаврищев В.П. Способ анодного окисления полупроводников. Авт.свид.СССР №149772 от 2.10.1980.

16. Алехин А.П., Емельянов A.B., Иванов Ю.Л., Кузьмичева Г.М., Лаврищев В.П. Способ изготовления структур диэлектрик тройной полупроводник А2Вб. Авт.свид.СССР №856328 от 14.04 1981.

17. Алехин А.П., Емельянов A.B., Давршцев В.П., Уфимцев В.Б. Принципы построения МДП-структур на полупроводниковых материалах А2Вб с узкой запрещенной зоной. //Труды Всесоюзной конференции «Физика материалов с узкой запрещенной зоной» Львов, 1980.

18. Алехин А.П., Васенков A.A., Емельянов A.B., Чегнов В.П., Чегаова О.И. Способ изготовления структур полупроводник А2Вб. Авт.свид.СССР №215338 от 1.02.1985.

19. Алехин А.П. Основы субмикронной технологии, М., изд.МИФИ, 1996.

20. Алехин А.П. Низкотемпературные процессы формирования тонкопленочных структур на различных подложках. //Труды 1-ой Всероссийской конференции «Химия поверхности и нанотехнолопш» (Хилово, Псковская обл., 1999 г.), 1999.

21. Алехин А.П. Молекулярное наслаивание перспективный метод в технологии микроэлектроники // Направленный синтез твердых тел, №3, 1992, 140-150.

22. Алехин А.П. Применение молекулярного наслаивания в технологии ИС. //Электронная промышленность №2,1990,с.З-6.

23. Аксенов B.C., Алехин A.II, Беликов А.П.,Борман В .Д., Недашковский Д.В Хмелев A.B. Исследование атомно-слоевой эпитаксии оксида кремния и возможности ее стимулирования излучением УФ-диапазона. Препринт №014-92, М„ МИФИ, 1992.

24. Алехин А.П., Хмелев A.B. Низкотемпературное молекулярное наслаивание тонких пленок Si02. // Поверхность, №10, 1996, 54-57.

25. Алехин А.П. Размышления над поверхностью. //Химия и жизнь, №12, 1994, 32-37.

26. Алехин А.П., Варламов О.И. Система напуска реагентов для установки молекулярного наслаивания. //Электронная промышленность, 1986, вып.6 (154), с.43-44.

27. Неволин В.Н., Фоминский В.Ю., Алехин А.П. Газофазные низкотемпературные УФ-индуцированные процессы для кремниевой технологии: очистка подложки, осаждение и отжиг тонких слоев. 4.1 //Известия ВУЗов. Сер. Микроэлектроника, №5,1998, с.69-85.

28. Aksenov V., Alekhin A., Belikov A., Borman V., Khemelev A. The investigation of atomic layer epitaxy of Si02 and possibility of its stimulation by UV-range irradiation. //International conference on advanced and lazer technologies, 1992, v.4, 8-11.

29. Алехин А.П., Боков Ю.С., Вьюков Л.А., Маркеев A.M., Неволин В.Н., Трутнев Н.Ф., Фоминский В.Ю. Радиационно-стимулированные процессы в технологии функциональных слоев и элементов ИС. //Электронная промышленность, №3,1992, 7-12.

30. Алехин А.П., Вьюков Л.А., Жиленко А.Н., Мазуренко С.Н., Маркеев А.М., Трутнев Н.Ф. Перспективы применения синхротронного излучения в технологии формирования функциональных слоев ИС. //Электронная промышленность, №11,1990, с.44-47.

31. Алехин А.П., Варламов О.И., Дрозд В.Е., Емельянов A.B. Способ осаждения сульфида цинка. Авт.свид.СССР №257406 от 1.07.1987.

32. Алехин А.П., Варламов О.И., Емельянов A.B. Способ формирования структуры диэлектрик антимонид индия. Авт свид.СССР №1309829 от 1.10.1885.