Мониторинг структурного качества границы раздела "кремний-сапфир" методом поверхностной фотоЭДС

Полный текст:


Аннотация

Приведены результаты оценки структурного качества границы раздела "кремний-сапфир" гетероэпитаксиальных структур "кремний на сапфире" (КНС) с толщиной слоя кремния  200...600 нм, изготовленных методом газофазной эпитаксии с помощью пиролиза  моносилана. Качество границы раздела оценивалось методом поверхностной фотоЭДС  (ПФЭ) путем регистрации изменения поверхностного потенциала в процессе зондирования  структуры световым потоком с заданной длиной волны, а также методом рентгеновской  рефлектометрии. Мониторинг качества структур КНС в процессе их изготовления позволил  определить технологические параметры, влияющие на значение сигнала ПФЭ. Наиболее значимыми параметрами являются температура и скорость роста слоя кремния.  Отмечена корреляция между результатами измерений амплитуды сигнала ПФЭ и данными  рентгеновской рефлектометрии. Тестирование p-канальных МОП-транзисторов на  структурах КНС показало, что при амплитуде более 0.45 В ток утечки транзистора в  закрытом состоянии составлял 2...16 нА, в то время как на структурах с меньшими значениями амплитуды этот ток не превышал 4 нА.


Об авторах

С. Д. Федотов
Национальный исследовательский университет "МИЭТ"
Россия

инженер (2014, Российский химико-технологический университет (РХТУ) им.  Д. И. Менделеева) по специальности "Химическая технология монокристаллов, материалов и изделий электронной техники", аспирант Национального  исследовательского университета "МИЭТ" (Москва, Зеленоград). Инженер- исследователь АО "ЭПИЭЛ" (Москва, Зеленоград). Автор 20 научных работ. Сфера научных интересов - эпитаксия кремния на диэлектрических  подложках; разработка процессов формирования структур кремний на  изоляторе, в частности, гетероэпитаксиальных структур кремний на сапфире, предназначенных для изготовления радиационно стойких схем, СВЧ-приборов и тензометрических датчиков; процессы формирования гетероструктур для силовой электроники



С. П. Тимошенков
Национальный исследовательский университет "МИЭТ"
Россия

доктор технических наук (2004), профессор (2007), заведующий кафедрой микроэлектроники факультета интеллектуальных технических  систем Национального исследовательского университета МИЭТ (Москва,  Зеленоград), лауреат премии Правительства РФ (2007). Автор 180 научных  работ. Сфера научных интересов - изучение физико-химических процессов  сращивания и формирования многослойных, сложнопрофильных структур для  микроэлектроники и микросистемной техники, формирование структур кремний на изоляторе (КНИ), разработка технологии изготовления и сборки чувствительных элементов МЭМС



Е. М. Соколов
АО "ЭПИЭЛ"
Россия

ведущий научный сотрудник АО "ЭПИЭЛ" (Москва, Зеленоград). Окончил Московский государственный университет (1975) по специальности  "Химия". Автор более 90 научных работ. Сфера научных интересов -  полупроводниковое материаловедение, в частности, технологии создания структур различного типа на основе кремния и его соединений,  предназначенных для изготовления приборов и интегральных схем



В. Н. Стаценко
АО "ЭПИЭЛ"
Россия

генеральный директор АО "ЭПИЭЛ" (Москва, Зеленоград). Окончил Московский институт электронной техники (МИЭТ) (1981) по  специальности "Полупроводники и диэлектрики". Автор более 40 научных  работ. Сфера научных интересов - проведение эпитаксиальных процессов, авто- и гетероэпитаксия полупроводниковых соединений, в т. ч.  соединений "полупроводник на изоляторе", быстрые термические процессы



Список литературы

1. Celler G. K., Cristoloveanu S. Frontiers of Siliconon-Insulator // J. of Appl. Phys. 2003. Vol. 93. P. 4955-4978.

2. Heteroepitaxial Silicon Film Growth at 600 °C from an Al-Si Eutectic Melt / P. Chaudhari, H. Shim, B. A. Wacaser, M. C. Reuter, C. Murray, K. B. Reuter, J. Jordan- Sweet, F. M. Ross, S. Guha // Thin Solid Films. 2010. Vol. 518, iss. 19. P. 5368-5371.

3. Large Thickness-Dependent Improvement of Crystallographic Texture of CVD Silicon Films on r-Sapphire / M. Moyzykh, S. Samoilenkov, V. Amelichev, A. Vasiliev, A. Kaul // J. of Crystal Growth. 2013. Vol. 383. P. 145-150.

4. Colinge J. P. Thin film SOI technology: the solution for many submicron CMOS problems // IEEE Int. Electron Devices Meeting. Washington: Technical Digest proceedings, 1989. P. 817-820.

5. Advanced Thin-Film Silicon-on-Sapphire Technology: Microwave Circuit Applications / R. A. Johnson, P. R. de la Houssaye, C. E. Chang, Pin-Fan Chen, M. E. Wood, G. A. Garcia, I. Lagnado, P. M. Asbeck // IEEE Trans Electron Dev. 1998. Vol. 45, iss. 5. P. 1047-1054.

6. Galchev T., Welch W. C., Najafi K. A New Low-Temperature High-Aspect-Ratio MEMS Process Using Plasma Activated Wafer Bonding // J. Micromech. Microeng. 2011. Vol. 21. P. 1-11.

7. Cristoloveanu S., Li Sh. Electrical Characterization of Silicon-on-Insulator Materials and Devices // The Springer Int. Ser. in Engineering and Computer Science. Vol. 305. New York: Springer, 1995. 381 р.

8. Бордовский П. A., Булдыгин А. Ф., Петухов Н. И. Контроль качества структур КНС CBЧ-методом // Микроэлектроника. 2008. Т. 37, № 2. С. 101-110. Статья поступила в редакцию 28 июля 2017 г.

9. Implant Metrology for SOI Wafers Using а Surface Photovoltage Technique / A. F. Bertuch, W. Smith, K. Steeples, R. Standley, A. Stefanescu, R. Johnson // ECS Trans. 2007. Vol. 6, iss. 4. P. 179-184.

10. Подшивалов В. Н. Определение диффузионной длины неосновных носителей заряда с использованием цифрового осциллографирования сигнала поверхностной фотоЭДС // Микроэлектроника. 2010. Т. 39, № 1. С. 38-45.

11. Применение методики поверхностной фотоЭДС для контроля качества кремниевых эпитаксиальных слоев на сапфире / А. Ф. Яремчук, А. В. Старков, А. В. Заикин, А. В. Алексеев, Е. М. Соколов // Изв. вузов. Электроника. 2013. Вып. 103, № 5. С. 14-19.

12. Козлов Ю. Ф., Зотов В. В. Структуры КНС: технология, свойства, методы контроля, применение. М.: Изд-во МГИЭТ, 2004, 137 с.

13. Игнатов А. Ю., Постолов В. С., Филимонов А. С. Влияние технологических факторов процесса эпитаксии на физические свойства границы раздела кремний-сапфир // Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии: VI Междунар. конф., Кисловодск-Ставрополь, 17-22 сент. 2006 г. / СевКавГТУ. Ставрополь, 2006. С. 210-213.

14. Сидоров А. И., Сальников Л. А., Чумак В. Д. Исследование границы раздела кремний-сапфир структур КНС по измерению проводимости четырехзондовым методом с поперечным высоковольтным полем // Электронная техника. Материалы. 1985. Вып. 5 (204). C. 20-22.

15. Mechanism of H2 Pre-annealing on the Growth of GaN on Sapphire by MOVPE / M. Tsuda, K. Watanabe, S. Kamiyama, H. Amano, I. Akasaki, R. Liu, A. Bell, F. A. Ponce // App. Surface Science, 2003, Vol. 216. P. 585-589.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Федотов С.Д., Тимошенков С.П., Соколов Е.М., Стаценко В.Н. Мониторинг структурного качества границы раздела "кремний-сапфир" методом поверхностной фотоЭДС. Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. 2017;(5):28-35.

For citation: Fedotov S.D., Timoshenkov S.P., Sokolov E.M., Statsenko V.N. The Monitoring of Structural Quality of Silicon-Sapphire Interface by the Surface Photovoltage Method. Journal of the Russian Universities. Radioelectronics. 2017;(5):28-35. (In Russ.)

Просмотров: 22

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1993-8985 (Print)
ISSN 2658-4794 (Online)