Научный архив: статьи

Методами оптической, растровой, атомно‐силовой и электронно‐ионной микроскопии высокого разрешения исследована морфология поверхности эпитаксиальных слоев теллурида кадмия ртути, выращенных молекулярно‐лучевой эпитаксией. Представлены возможные механизмы образования микропустот и V-дефектов. Проведен сравнительный анализ элементного состава и особенностей формообразования V-дефектов.

Представлены результаты исследования влияния чистоты исходной поверхности, давления остаточных газов в вакуумной камере, скорости напыления и других факторов на микрокристаллическую структуру слоев индия.

Рассмотрены возможности электронной спектроскопии для определения элементного состава материалов. Показано, что для этого требуется разработка специального прецизионного оборудования вакуумной электроники — электронного спектрометра с дисперсионным магнитным анализатором. Предложен оригинальный вариант устройства диспергирующего магнита для спектрометра потерь энергий электронов, который можно установить на просвечивающие электронные микроскопы. Проведено приближённое математическое описание поведения электронов при взаимодействии с полем магнита, и составлен алгоритм, построенный на полученном описании. С помощью этого алгоритма проведены исследования с целью подбора оптимальных геометрических и конструктивных параметров системы, чтобы добиться наилучших результатов её работы. Предложена макетная конструкция диспергирующего магнита спектрометра.

Для кристаллографического анализа гетероэпитаксиальных структур теллурида кадмия-ртути использованы высокоточные методы микроскопии высокого разрешения, рентгеновской дифрактометрии, энергодисперсионного и микрорентгеновского анализа. Определен количественный состав химических компонентов внутри области структурного V-дефекта. Определены значения углов Брэгговского отражения, которые составили 47,1—47,5 градуса, и полуширины кривой качания, которая по измеренным образцам составила 74˝.

Рассмотрены особенности построения гетероструктур на основе InGaAs, предназначенных для изготовления быстродействующих фотоприемных устройств коротковолнового диапазона спектра. Проведен анализ их структурного совершенства и морфологии поверхности. Анализ показал, что исследуемые структуры обладают наношероховатой поверхностью с малым количеством дефектов и структурных несовершенств. Плотность дефектов составила ~ 5 см-2, средневквадратичное значение шероховатости ~ 0,8 нм, выявлены структурные особенности роста эпитаксиальных слоев.

Методом спада фотопроводимости -PCD в образцах кремниевых пластин n-типа, выращенных методом Чохральского, обнаружены кольцевые неоднородности в распределении времени жизни неосновных носителей заряда, отсутствующие или слабо выраженные в кремнии р-типа. Средняя величина указанных неоднородностей возрастает при проведении термических операций при изготовлении фотодиодов. Обнаруженные кольцевые неоднородности в распределении времени жизни коррелируют с неоднородностями в распределении фото- и темнового тока фотодиодов, изготовленных на исследованных пластинах.

Методом спада фотопроводимости -PCD в образцах кремниевых пластин различного типа исследовалось влияние технологических операций на образование пространственных (кольцевых) неоднородностей в распределении времени жизни неосновных носителей заряда. Показано, что средняя величина неоднородности, небольшая в исходных образцах, возрастает при проведении термических операций, используемых при изготовлении фотодиодов. Неоднородности сильнее выражены в кремнии n-типа. Обнаруженные кольцевые неоднородности в распределении времени жизни коррелируют с неоднородностями в распределении микродефектов. На основе полученных результатов предполагается, что причиной снижения времени жизни в кольцевых неоднородностях являются указанные микродефекты, представляющие собой кислородные преципитаты с петлевыми дислокациями, декорированными быстродиффундирующими примесями.

Разработана модель расчета угла разориентации отражающих кристаллографических плоскостей и поверхности полупроводникового образца средствами рентгеновской дифрактометрии высокого разрешения. Модель позволяет минимизировать механические аппаратные погрешности, в том числе неточности позиционирования и перемещения, и определить оптимальные параметры расположения образца относительно падающего излучения для корректного проведения исследований совершенства кристаллической структуры. Описан принцип проведения эксперимента и математическая модель для обработки полученных результатов. Для определения наличия макродефектов в кристаллической структуре, в частности, блоков, проводилось построение карты распределения параметров кривых качания по всему образцу (картирование) с использованием разработанной модели. Это позволило определить границы блоков и их взаимную ориентацию в продольных относительно пластины направлениях. Модель опробовалась на пластине объемного монокристалла антимонида индия, выращенного методом Чохральского, при этом подготовленной методами химикодинамического и химико-механического полирования.

Методом спада фотопроводимости μ-PCD и селективного травления исследовалось влияние диффузии фосфора на образование кольцевых неоднородностей в распределении микродефектов и времени жизни неосновных носителей заряда в кремниевых образцах. С помощью метода селективного травления показано, что диффузия фосфора с высокой концентрацией приводит к процессу роста кислородных преципитатов, приводящему к возрастанию неравномерности в распределении микродефектов и времени жизни неосновных носителей заряда. Причиной, вызывающей ускоренный рост преципитатов в областях диффузии, является генерация вакансий диффузионным слоем.

Проведены исследования плазмохимического травления отверстий в двухслойной маске молибден-фоторезист, предназначенной для формирования Lift-of-технологией контактов к фоточувствительным элементам матриц 640512 на основе nBp гетероэпитаксиальных структур с активным слоем InGaAs. Установлено, что после плазмохимического травления окон в жертвенном слое поверхность основы, предназначенной для напыления металла, имеет шероховатость с характерными значениями Ra = 0,007 и Rz = 0,058 мкм соответственно, которые превышают более чем на порядок неровности исходной поверхности основы. Показано, что после плазмохимического травления окон в жертвенном слое на поверхности основы остается перфорированный слой толщиной в несколько десятков нанометров, не поддающийся дальнейшему травлению. Предложен способ обработки пластин с двухслойной маской молибден-фоторезист раствором КОН определенной концентрации, что позволило удалять перфорированный слой, образовавшийся при плазмохимическом травлении отверстий в маске. Полученные результаты позволили уменьшить дефектность и увеличить процент выхода годных матриц.

Проведено исследование режимов отжига контактных систем Si-Al и Si-Ti-Al на коэффициент усиления по току биполярных транзисторов n-p-n типа. Показано, что при использовании контактных систем Si-Al требуемые значения коэффициента усиления достигаются при температурах отжига более 400 С, в то время как для системы Si-Ti-Al необходим отжиг при температуре не менее 520 С. Полученные результаты объясняются переходом подслоя Ti в соединения с последующим образованием на поверхности кремния слоя, обогащенного алюминием