Формирование электропроводящих полосковых структур с нанометровыми размерами тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.13 ВАК РФ

ГГ о О®

1 2 (3

российская академия наук

объединенный институт высоких температур институт теоретической и прикладной электродинамики

На правах рукописи

' I

рыжиков илья анатольевич

формирование электропроводящих полосковых структур с нанометровыми размерами

Специальность 01.04.13 - Электрофизика

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2000

Работа выполнена в Объединенном институте высоких температур РАН

Научный руководитель: доктор физико-математических наук,

профессор Якубов И.Т. Научный консультант: доктор физико-математических наук

Пухов A.A.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук

Садофьев Ю.Г.

кандидат физико-математических наук Быков В. А.

Ведущая организация:

Институт металлофизики и функциональных материалов ГНЦ ЦНИИчермет им. И.П. Бардина

Защита состоится

9/9\ 2000 г. в

часов на заседании

Специализированного совета К 002.53.01 при Объединенном институте высоких температур РАН (127412, Москва, Ижорская ул. 13/19, ОИВТ РАН)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОИВТ РАН.

Автореферат разослан <

2000 г.

Ученый секретарь Специализированного совета кандидат физ.-мат. наук

Кунавин А.Т.

© Объединенный институт высоких температур РАН, 2000

iSfa.S-OL D

общая характеристика работы

Актуальность темы. Экспериментаторы и технологи достаточно давно оперируют со структурами и объектами, характеризуемыми нанометровыми размерами. Это относится прежде всего к различным поликристаллическим материалам, керамикам, многослойным тонкоплёночным структурам. Физические процессы, происходящие при формировании и функционировании структур с нанометровыми размерами, существенно отличаются от процессов, протекающих при использовании традиционных технологий и размеров [I]. Современное состояние вопроса характеризуется выделением нанотехнологии в самостоятельную научную и техническую дисциплину и её структурированием на более специальные разделы [2, 3]. Переход к нанометровым размерам позволяет формировать структуры и функциональные элементы с новыми свойствами.

Основой большинства элементов, используемых в СВЧ-технике, опто- и микроэлектронике, являются полосковые электропроводящие структуры. В последнее время интенсивно развивалась технология их формирования на основе объединения традиционных технологий микроэлектроники (термическое, электронно-лучевое, магнетронное и ионное распыление; фото-, и электронная литография; ионное, плазменное и химическое травление) с элементами высоких технологий (молекулярно-пучковая эпитаксия (МПЭ) и сканирующая туннельная микроскопия (СТМ)). Особую актуальность приобрели методы формирования полосковых элементов на основе полупроводниковых и металл-диэлектрических многослойных структур (в том числе сверхрешетки) со слоями толщиной несколько нанометров или имеющих поперечный размер того же порядка [4-6]. Бурное развитие этой области и обуславливает необходимость разработки новых технологических методов формирования таких структур. Цель работы — исследование процессов, протекающих при формировании полосковых проводящих структур с нанометровыми размерами и разработка новых технологических приемов создания таких структур. В технологическом плане такая задача требует нестандартных подходов, основанных на использовании существенно новых технических решений в комбинации с традиционными. Для достижения этой цели в работе решались следующие задачи:

■ формирование полосковых элементов на основе многослойных полупроводниковых лазерных структур с толщиной активной области 10-20 нм;

■ формирование проводящих полосковых элементов с нанометровой шириной (10-50 нм) и высотой (1-100 нм) на поверхности полупроводников.

Научная новизна. В работе обобщены результаты цикла исследований по формированию проводящих полосковых элементов с нанометровыми характерными размерами. Разработан общий подход, позволяющий использовать техно-

логии разного уровня прецизионности в одном технологическом цикле.

В работе получены и выносятся автором на защиту следующие новые научные результаты:

1. Разработан технологический маршрут создания низкопороговой заро-щенной меза-полосковой лазерной структуры (ЗМПЛС), включающей процессы разных уровней прецизионности и чистоты, объединенных путем введения группы технологических операций стандартизации поверхности.

2. Разработана технология повторного эпитаксиального роста на гофрированной поверхности СаАв и А]хОа|.хАз при создании ЗМГШС, включающая операции фотолитографии (ФЛ), ионного химического травления, обработки вакуумным ультрафиолетом (ВУФ) и МПЭ полуизолирующих слоев А1хСа] хАй с использованием в условиях МПЭ оксидов мышьяка в качестве источника кислорода;

З1.'Исследованы процессы локального вакуумного осаждения и модификации поверхности с использованием электронно-полевого воздействия зондом СТМ на адсорбат контролируемого состава на полупроводниковый поверхности проводящих полосковых структур с нанометровыми размерами.

4. Впервые обнаруженны и исследованы новые электрофизические эффекты:

■ сегрегация углерода на поверхности подложки СаАв в процессе изотермического отжига;

■ эффект «расщепления» при СТМ-формировании электропроводящих объектов на поверхности (1п20з)х (8п02)у в парах диэтилового эфира;

" СТМ-индуцированный пороговый локальный переход проводник-диэлектрик на поверхности 5)ШХ в парах хлороформа.

" эффект «близости» при СТМ-формировании диэлектрических областей на поверхности SiWx в парах хлороформа.

5., Разработан метод формирования полосковых проводящих структур с поперечными размерами порядка 200-400 А при СТМ-воздействии на поверхность (1пд0,)х'(3п02)у и в парах диэтилового эфира.

6. Предложен метод контроля качества подложек СаАя путем определения зависимости интенсивности Оже-пика углерода от времени изотермического отжига и способа модуляции первичного пучка электронов пушки Оже-спектрометра.

Научная и практическая ценность. Полученные в диссертации результаты развивают существующие представления о методах нанотехнологии и физических процессах, сопровождающих формирование многослойных и наноразмер-ных структур. В работе развит системный подход к реализации технологического маршрута их формирования, включающего как элементы высоких техноло-

гий, так и стандартные технологические процессы. Результаты диссертации могут быть использованы для развития технологической базы СВЧ-техники, опто-и микроэлектроники.

Апробация работы. Основные результаты, полученные в диссертации, докладывались и обсуждались на конференциях: 1-ой Всесоюзной конференции «Актуальные проблемы технологии композиционных материалов и радиокомпонентов в микроэлектронных информационных системах», Ялта, 1990; Всесоюзной конференции «Оптоэлектронные информационные системы и средства», Москва, 1990; International Conference NANO-1, Baltimore, 1990; IEEE International Solid-State Circuits Conference, San-Francisco, 1992; International Conference

in

NANO-2, Moscow, 1993; International Conference NANO-3, Denver, 19$4; "42-National Symposium of American Vacuum Society", Minneapolis, 1995; International Conference NANO-4, Beijing, 1996; Workshop "Russian Research and Development Activities on Nanoparticles and Nanostructured Materials", St.-Peterburg, ,[^97; 7-я Международная крымская конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» Крымико-97, Севастополь, 1997.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 20 печатных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и списка используемой литературы, включающего 75 названия. Работа изложена на 110 страницах и содержит 36 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель работы, указаны основные положения, выносимые на защиту, а также описана структура диссертации.

В первой главе представлен краткий обзор литературы, посвященной исследованиям и основным проблемам, связанным с применением технологии МПЭиСТМ.

Вторая глава посвящена исследованию процессов формирования заро-щенных меза-полосковых лазерных структур с использованием МПЭ.''^

МПЭ является основным методом формирования однослойных полупроводниковых структур, используемых для создания низкопороговых Лазерных элементов. Общепринятым вариантом создания низкопорогового лазерного элемента, выполненного на основе квантово-размерной излучающей структуры, является использование топологии зарощенного меза-полоскового лазера [7]. В работе использовалась трехкамерная установка МПЭ (рис. 1а), снабженная шестью молекулярными источниками, Оже-спектрометром, квадрупольными масс-спектрометрами и дифрактометром быстрых электронов (ДБЭ), и обеспечи-

Рис.1, а — установка для формирования тонкопленочных структур методом молекулярно-пучковой эпитаксии; Ь — установка для исследования СТМ-стимулированных процессов наноформирования

вающая предельный вакуум до 10"8 Па. ЗМПЛС формировалась из пластины, представляющей собой пятислойную планарную структуру с активным слоем -10 им на подложке ОаА5. Структура состояла из слоев ОаАэ и А^Са^Ав с легированием п, р и 1 типов (рис. 2). После вытравливания полоскового рельефа на структуре выращивался полуизолирующий слой АКОаихЛ.я.

Эксперименты показали, что при понижении температуры подложки от 550°С до 400°С сопротивление эпитаксиального слоя А^Оа^Аз монотонно возрастает от значений ~103 до ~105 Омсм с одновременным ухудшением картины ДБЭ растущего слоя. Рост с ухудшением начального вакуума до 10"5 Па позволяет получить сопротивление более 105 Ом см, однако, при этом практически невозможно управлять составом фонового легирования. Намеренное легирование кислородом позволяет получать полуизолирующие слои А^Са^Ая контролируемого состава [8]. Легирование осуществляется при помощи источника кислорода, образующегося в результате термолиза воды. Вода является вредной компонентой высокого вакуума, поэтому в настоящей работе предложен альтернативный вариант управляемого легирования кислородом. Стандартный молекулярный источник загружается особо чистым окислом мышьяка, который при нагреве свыше 300°С начинает выделять кислород. С увеличением температуры до 400°С происходит непосредственная возгонка окислов мышьяка. Управление интенсивностью легирующего потока осуществляется температурой источника. Используя этот метод при 520-550°С удается получить монокристаллические слои с сопротивлением более Ю7Ом см и достаточно хорошей кристаллической структурой (по данным трехкристальной рентгеновской спектрометрии). Преимущество предлагаемого метода: возгонка окислов мышьяка осуществляется из стандартных молекулярных источников.

Технологический маршрут состоял из следующих этапов: обработка предростовой поверхности; формирование топологии и рельефа; формирование теплового контакта; формирование эпитаксиального слоя; формирование контактов (рис. 2). Ключевой операцией технологического маршрута является повторный эпитаксиальный рост после различных видов обработки поверхности для создания топологии и рельефа, таких как снятие анодного окисла, формирование фоторезистивной маски, ионное и химическое травление. Это связано с тем, что морфология эпитаксиального слоя определяется дефектностью, примесным составом и морфологией исходной поверхности [9, 10].

Для минимизации структурных нарушений предростовой поверхности выбраны следующие операции: анодирование, обработка в кислородосодержа-щей плазме, окисление под действием УФ-излучения, химическое и ионное травление. Для обеспечения нормальной возгонки собственного окисла в условиях сверхвысокого вакуума его толщина формировалась в интервале 10-15 А.

Фоторезидтив ныи спои

Полиамид п+ С]аА$ п А1хСаьхАз 1 ОзАБ

р А1хСаихАя р+ ОаАв р ваАв

А1

А1

М1'

■л,

Аи-

/

ё

Рис. 2. Схематическое изображение меза-полосковой лазерной структуры на разных стадиях технологического маршрута

Возгонка окисла большей толщины требует значительного (на 50-100°С) повышения температуры. Это связано с обеднением собственного окисла окисью мышьяка и последующей перекристаллизацией окислов галлия с образованием более высокотемпературной фазы, что подтверждается данными Оже-спектроскопии.

Перед эпитаксиальным ростом на поверхности АКСа^Аэ обычный способ термической возгонки собственного окисла неприменим, так как сублимация окислов алюминия происходит при температуре более 1000°С. Анализ поверхности АЦОэ^хАб после кислотного травления (НС1 + Н2О2) и прогрева до 580°С указывает на присутствие значительного количества алюминия и связанного с ним кислорода. Обработка поверхности А^а^Аз в растворе КОН позволила снизить концентрацию окиси алюминия в собственном окисле до величин, близких к пределу чувствительности Оже-спектрометра. Дополнительная к щелочной обработке стимуляция УФ-излучением увеличила стабилизацию поверхности мышьяком и, соответственно, снизила температуру возгонки собственного окисла. На подготовленной таким образом поверхности удалось после длительной термической обработки в потоке мышьяка в ростовой камере (60 мин.) получать монокристаллические (по данным трехкристальной рентгеновской спектрометрии) пленки АКОа^Ав (рис. 2е).

Последовательность формирования топологии и рельефа ЗМПЛС представлена на рис.2. Металлическая маска создается методом взрывной ФЛ с применением двухслойной маски. На поверхность структуры методом центрифугирования наносится слой полиамидного лака толщиной 0,8 мкм, затем фоторезист толщиной 1,6 мкм. После термообработки и экспонирования проводится одновременное проявление засвеченных участков фоторезиста и вымывание слоя полиамидного лака в растворе КОН концентрацией 40%. Применение полиамидного слоя позволяет получить маски с нависающим краем и толщиной металлического рельефа, сравнимой с толщиной полимерной маски. Селективность травления ОаАэ и алюминия в сильной степени зависит от парциального давления кислорода в травящей смеси (рис. 3). При выбранном давлении кислорода селективность составляет 8, что позволяет при толщине алюминиевой маски 2,0-2,5 мкм сформировать меза-структуру в ОаАя глубиной 3-4 мкм с наклоном стенок профиля 60-70°. При этом на поверхности СаАБ остается алюминиевая маска толщиной 1,5-2,0 мкм. Формирование меза-структуры осуществляется при помощи ионного травления в смеси аргона и кислорода при парциальном давлении кислорода 5 Па. Вскрытие окон под контакты проводилось методом взрывного травления А1 в щелочном травителе.

Предположение о том, что характер дефектов роста связан не только с концентрацией углерода, но и со структурой загрязнений, проверялось экспе-

ю

9 8 7 б 5 к Ь 2

I__I__I_,___,

ЛГ® 2 5 Ю'г г 5

гг.

Рис.3. Зависимость селективности ионного травления А1 и ОаАэ от парциального давления кислорода в камере

риментально. На двух половинах одной эпитаксиальной структуры, формируется фотолитографически рисунок в виде набора полосков 8102 шириной 3-100 мкм. После многостадийной химической обработки часть образца подвергалась анодному окислению с удалением анодного окисла в смеси соляной кислоты и воды. На обоих половинах проводилось эпитаксиальное выращивание слоя ОаАв толщиной 0,8-1,0 мкм. Оже-анализ показал, что загрязнения предросто-вой поверхности углеродом количественно не отличались на обоих половианх (рис. 4). Изображения пленок в растровом электронном микроскопе показывают, что в первом случае эпитаксиальный слой имел дендритную структуру (рис.5). Во втором случае структура имела вид кусочно-гладкой монокристаллической пленки с плотностью «овальных» дефектов 102 см"2. Анализ методом ДБЭ показал во втором случае более совершенную структуру. Для первого случая порядок величины неоднородности составлял ~1 мкм, а во втором случае -0,1-0,2 мкм, что существенно при использовании ЗМПЛС в приборах оптического диапазона.

Была разработана технология ВУФ-очистки поверхности ОаАв от органических загрязнений. При применении плазмохимического окисления и ВУФ-

; I !

окисления необходимы дополнительное травление в соляной кислоте и промывка в деионизованной воде с последующим кипячением. В обоих случаях достигаются хорошие начальные условия роста.

Для формирования теплового контакта подложка-держатель использовано напыление индия на держатель, напыление хрома на обратную сторону подложки, вакуумную пайку подложки на держатель манипулятора (пост с безмас-

Рис. 4. Оже-спектры поверхности ОаА$

лянной откачкой). Исследование распределения по поверхности пластины интенсивности выхода фотолюминесценции показывает однозначное соответствие между однородностью теплового контакта и однородностью ФЛ.

Описанная выше процедура была применена для формирования эпитак-сиального слоя на монокристаллической подложке со сформированным рельефом и позволила получить ЗМПЛС cJnof = '0 мА (рис.6).

Традиционный метод квадрупольной масс-спектрометрии дополнялся анализом относительных величин интенсивностей линий масс-спектра (рис.7). Для контроля качества подложки периодически снимался Оже-спектр поверхности в течение изотермического отжига (до 1,5-2 часов) с одновременным наблюдением изменения картины ДБЭ. Характер изменения интенсивности наиболее заметного пика углерода от времени отжига сопровождается изменением картины ДБЭ (появлением дополнительных максимумов от поверхностных структур, не характерных для СаАз). Для дифференциации эффектов сегрегации углерода из остаточных газов вакуумной среды под действием пучка электронов Оже-спектрометра и диффузии к поверхности вводится дополнительная модуляция электронного пучка. Если зависимость интенсивности пика углерода от времени в случае модулированного и немодулированного пучка одинакова, то первый из названных выше эффектов можно исключить.

Для характеристики состояния предростовой поверхности анализировались относительные величины Оже-пиков основных компонентов и наиболее

н;

заметных примесей с учетом факторов их формы (двойной-одинарный). Для оценки толщины использовалось сравнение времени травления собственного окисла и окисла стандартной толщины (анодного). Структура границ анализировалась при помощи зависимости интенсивности выхода ионов основных компонентов от времени травления при использовании вторично-ионной масс-спектроскопии. Знак производной изменяется и зависимость интенсивности вы-

Рис. 5. Дендритная структура пленки AI.Xjai.vAs и секции зарощенного меза-полоскового лазера

Рис. 6. Растровая электронная микрофотография скола зарощенной меза-полос-ковой лазерной структуры

хода щелочных металлов (N3; К) и водорода от времени травления терпит разрыв в точке, соответствующей резкой границе между слоями. Для калибровки оборудования МПЭ по скорости роста был предложен метод инструментального нейтронно-активационного анализа, примененный для определения абсолютного количества основных компонентов, входящих в состав пленки. Для анализа однородности электрофизических характеристик применялся метод ФЛ. Было установлено, что распределение интенсивности ФЛ совпадает с распределением температуры ростовой поверхности (или с распределением сопротивления на поверхности контакта нагреватель-подложка).

В главе 3 представлены результаты исследования процессов формирования нанометровых полосковых элементов на проводящих поверхностях с использованием СТМ.

Уникальные возможности СТМ при формировании объектов манометрового размера основаны на локальном характере воздействия; спектральной селективности воздействия; низкой энергии эммитируемых электронов (1-100 эВ); возможности достижения сильных электрических полей и высоких плотностей тока [2,3]. В настоящей работе исследовался процесс вакуумного осаждения вещества из парогазовой смеси под действием различных по длительности и амплитуде электрических импульсов туннельного тока в зазоре между иглой СТМ и подложкой. Также исследовалось влияние различных электронных и полевых воздействий на свойства самой поверхности подложки (электропроводность, адсорбционные характеристики и т.д.).

В работе предложена оригинальная схема экспериментального комплекса (см. рисЛЬ), В конструкции комплекса использованы элементы СТМ ОКБ «Интеграл» (прецизионный манипулятор, схема первого каскада усиления, блоки высоковольтного питания), система управления на базе ПК, программное обеспечение иТБтоИ, диффузионный, цеолитовый и форвакуумный насосы, система формирования парогазовых потоков на базе блоков «Сна-2» и механических расходомеров. Созданная установка включает: вакуумную камеру; систему от-

ю (сир

Рис. 7. Масс-спектр остаточных газов при давлении в камере (1+1,2)-10~7 Па

качки; систему формирования парогазовых потоков и контроля технологической среды; вакуумный модуль СТМ с прецизионным манипулятором; систему управления СТМ; систему генерации электрических импульсов воздействия на базе внешнего генератора, запускаемого от системы управления СТМ. Система позволяет достичь предельного вакуума 10"3 Па. Эксперименты проводились при давлениях от 1 атм до 10~3Па. Технические данные установки: предельный вакуум -Ю"3 Па; температурный диапазон нагрева подложки -20°С- 200°С; максимальное перемещение манипулятора образца 2x2 мм; максимальный размер кадра сканирования 2x2 мкм; время сканирования 0,3x0,3 мкм — 1,5 с; разрешение по оси Ъ — 0,01 нм; разрешение по оси X и У — 0.2 нм; количество компонент парогазовой смеси —■ 2; общее давление в камере от 10 до 10"3 Ра; давление парогазовой смеси — от 10 до 10"3 Ра; амплитуда импульса — от 1 до 50 В; длительность — от 0,001 до 100 мкс; количество импульсов — до 1000; амплитуда туннельного тока — 0,1-3 нА.

Объекты с нанометровыми размерами формировались на поверхности тонкопленочных структур, изготовленных методом ионно-лучевого распыления. В качестве подложки использовались следующие поверхностные структуры: (200-500 А) на XV (1500-2000 А); (1п203)х-(8п02)у (2000 А) на металле (Си, Щ, (1п20з)х (5п02)у (2000 А) на стекле, ситалле, кварце; а-С:Н (50-100 А) на V/, ос-С:Н (50 А)/ (1п203)х(8п02)у (1500 А)ЛУ (2000 А) на стекле. Использовались парогазовые смеси из инертного газа-носителя (Аг,1Ч2Не) и легко возгоняемой жидкости (Н20, ССЦ, СйНбС7Н8, С3№,0, С4Н|0О, С2Н60, С3Н80, С3Н,02 .С19Н1903СЫ, СНСЬз).

Кинетика окисления образцов исследовалась на Оже-спектрометре 09ИОС-5 в течение 30 суток при экспозиции на воздухе в одной геометрии измерений. Изменения степени окисления за период измерений не наблюдалось. Способность к стимулированной реактивной адсорбции зависела от степени окисления поверхности в процессе её формирования. Оптимальная поверхностная концентрация кислорода по данным Оже-анализа составляла ~ 1 -2% .

Технологические процедуры, направленные на предварительную подготовку поверхности: откачка до 10"5 мм рт. ст., прогрев в вакууме, обработка в инертном газе-носителе Аг, Ы2, Не и многократное сканирование при напряжениях на игле СТМ -1-2 В, воздействие на иглу и подложку импульсами высокого напряжения (-10-50 В) вне зоны формирования нанообъектов, многократное сканирование поверхности при больших скоростях перемещения зонда (в 510 раз превышающих нормальные скорости) поверхностный пробой в инертном газе. Поверхность считалась подготовленной, если до напуска реакционной смеси не происходило изменения СТМ-изображения при многократном повторном сканировании и воздействии импульсами амплитудой до 10 В.

В ходе экспериментов менялся режим напуска, парциальное давление компонентов среды, температурный режим, фиксировалось СТМ-изображение поверхности при различных условиях в камере. Далее проводилось воздействие сериями электромагнитных импульсов в системе зонд СТМ-адсорбат-подлож-ка. Варьировались длительность импульса (1-10 мкс, 1 мс-1 с), количество импульсов в точке (1-1000), расстояние между точками и областями воздействия, траектория воздействия.

Фиксировалось: появление и исчезновение на поверхности подложки различных нанометровых объектов, их форма, высота, глубина, поперечные размеры, устойчивость во времени и к повторным воздействиям, проводимость. Результаты анализировались на основе большого (более 104) числа воспроизводимых экспериментов. Можно выделить две группы наблюдаемых явлений.

1 — процессы перераспределения адсорбата на поверхности, сегрегация адсорбата в объекты переменной формы, размера или мигрирующие па поверхности.

2 — процессы, приводящие к формированию устойчивых по размеру, электрическим свойствам и расположению на поверхности нанообъектов и на-нообластей с контрастными электрическими свойствами. Характерные размеры объектов 10-100 нм (рис.8, 9).

Рис. 8. Наноформирование: темные стрелки — направление движения иглы СТМ (1) и тока, (2) — подложка, светлые стрелки — потоки адсорбции и десорбции в газовой среде (3), (4) — полосковая структура.

Рис. 9. а — формирование рельефного проводящего полоска; Ь — "эффект расщепления", с — формирование диэлектрического полоска и "эффект близости'"'

Движение иглы СТМ имеет дискретный характер и полосковые структуры формировались путем последовательных актов воздействия в точках, расположенных вдоль трека, заданного программным путем через систему управления зондом туннельного микроскопа. При этом воздействие в каждой точке происходило при совпадении координаты точки сканирования и точки трека воздействия. Результирующая картина наблюдалась после релаксации электрических возмущений поверхности. Полосковая структура считалась сформированной, если её СТМ-изображение не изменялось в результате многократного (>10) сканирования и повторного сканирования через значительный интервал времени (более 1 часа). В зависимости от режима сканирования изображение выглядело как непрерывный полосок (рис. 10) или как последовательность примыкающих друг к другу точек (рис. 11).

В работе было показано, что на поверхности (InoOOx'CSnOiX следы СТМ-воздейсгвия формируются в виде колец или полуколец. При прямолинейной траектории результат воздействия формировался в виде двух параллельных треку рельефных проводящих полосков (рис.12). Эффект наиболее контрастно проявлялся на структуре: а-С:Н (туннельно-тонкий)/(8п02)х (1п20з)у (200500 Ä)/W (1500 А) при воздействии электрическими импульсами длительностью 1 мс, амплитудой 6-12 В и частотой 16-100 импульсов «в точке» в присутствии диэтилового эфира или хлороформа при давлении 10"2 мм рт.ст. Ширина полученных полосков при этом была равна -50-60 нм. Эффект «расщепления» может быть связан с характером выхода вторичных электронов из подложки и особенностью взаимодействия с ними хемосорбированного слоя.

На поверхности SiWx полосковая структура формировалась аналогично (напряжение 3-6 В, число импульсов 10-1000, длительность 1 мс), причем образовывался полосок с шириной -40 нм (рис.10).

Если в случае СТМ-воздействия в парах диэтилового эфира наблюдалось локальное осаждение проводящих объектов на поверхности SiWx, то в присутствии паров хлороформа обнаружен СТМ-индуцированный локальный переход проводник-диэлектрик без существенного изменения рельефа Процесс идет при давлении паров хлороформа -10"' Па, паров Ar — 10 Па, число импульсов воздействия в точке -10-100, длительность импульса -10-100 мкс. СТМ-индуци-рованная диэлектризация областей размером до 50 нм происходит на слабо-окисленной (2% кислорода на поверхности) подложке SiWx без заметного изменения ее рельефа (рис.2с) в парах хлороформа при амплитуде 18-25 В, длительности 10-100 мкс и частоте 10-100 импульсов напряжения в «точке». Размер индуцированных областей -50 нм. Удавалось формировать области различной конфигурации (рис.13). При формировании диэлектрического полоска (см. предыдущий пункт) соседний параллельный полосок может быть сформирован

Рис.10. СТМ-изображсние полосковой проводящей структуры, сформированной на поверхности 81\\'х в парах диэтилового эфира. Размер кадра: 1x1 мкм

Рис.11. СТМ-изображение проводящей решетки, сформированной на поверхности Б1\Ух в парах диэтилового эфира. Размер кадра: 1x1 мкм

Рис. 13. СТМ-изображение сформированных непроводящих наноразмерных областей различной формы

лишь на расстоянии >0.4 мкм. На расстоянии <0.2 мкм диэлектрические области сливаются, а при расстояниях 0.2-0.4 мкм диэлектризации не происходит.

Следует отметить, что изменение стехиометрического соотношения в силициде вольфрама наблюдались ранее при воздействии ионным пучком на поверхности монокристаллов. Оже-анализ поверхности монокристаллов 51\\\ пучком Аг в процессе ионного травления, показывает, что при напряжениях > 18 В наблюдалось резкое изменение соотношения амплитуд пиков 51 и V/ Оже-спектра травящейся поверхности [11]. Это может быть связано с пороговым изменением валентного состояния вольфрама и соответственно прочности химической связи и с матрицей. Как было показано выше, эффект локального перехода проводник-диэлектрик наблюдается на слабо окисленной поверхности (< 2 % кислорода на поверхности). Кроме того, в оксиде вольфрама в присутствии хлора наблюдаются метастабильные состояния с пониженной проводимостью [12]. Таким образом, обнаруженный новый эффект может быть связан одновременно с изменением валентности XV в степени окисления вольфрама и захватом хлора в решетку ШОч. Зафиксированные размерные эффекты могут быть объяснены исходя из представлений о наличии окисленных и неокисленных зерен в структуре пленки силицида вольфрама и неравномерном распределении атомов вольфрама, кремния и кислорода на манометровом масштабе или с большой диффузионной длиной хлора в плёнке.

В Главе 4 обсуждены представленные выше результаты и рассмотрены возможные механизмы формирование проводящих наноразмерных структур.

Есть основание предполагать, что механизм локального осаждения близок механизму образования тонких полимерных пленок в результате облучения поверхности твердого тела потоком электронов. Потенциалы ионизации использованных исходных компонент близки и составляют -10 эВ, а сродство к электрону диэтилового эфира мало (~10'2 эВ). Таким образом, диэтиловый эфир является типичным слабым донором электронов, что совершенно исключает цепные процессы роста полимеров. При этом основными процессами роста полимеров являются радикальные реакции, которые носят ступенчатый характер. Воздействие туннельных электронов может одновременно приводить как к десорбции частиц в газовую фазу, так и к росту полимерных пленок на поверхности подложки.

В последнем случае скорость роста пленки IV определяется величиной туннельного тока,/. Для скорости роста пленки в работе получено выражение:

ш ./л/ ¡Щ* , Я

IV -ШАОрТм0Л ,У ехР^7 .

где Р — давление в газовой фазе, Л'д — число Авогадро, с] — теплота адсорбции, V — объем одной молекулы, тмол — величина среднего времени нахожде-

ния молекулы на подложке, стр — сечение взаимодействия молекулы с электроном. Таким образом, скорость пропорциональна плотности тока, что и наблюдается в эксперименте. Если число молекул газовой фазы достаточно для создания монослоя на поверхности подложки щ > сгрпе-а1+ (атио„)"', где па — число молекул, поступающих на единицу площади в единицу времени, пе — поток электронов на единицу площади в единицу времени, а — площадь поверхности, занимаемая одной адсорбированной молекулой, то

""Кт}

Скорость роста пленки в этом случае не зависит от давления органических паров, так как на поверхности подложки всегда имеются молекулы мономера.

Можно утверждать, что полимерное покрытие образовано макромолекулами, имеющими разветвленную, «сшитую» структуру. Данные по смачиваемости показывают, что в полученном из эфира покрытии имеются гидроксильные группы. Они образуются в результате реакции рекомбинации алко-радикалов Я; с водородом

^ОЯа +е ^О' + И'г+е

11301*4 +е -» ЯзОК5 + Н'+е

К,0 +Н" -> Я,ОН

Из-за конусности потока электронов и неравномерности передачи их энергии скорость роста области, занятой покрытием, Кф на периферии несколько меньше, чем в центре. В результате должен образовываться сегмент сферы. В действительности процесс сложнее и определяется не только скоростью роста Кф1 но и соотношением скоростей роста областей поликонденсации Кг и деструкции Ка макромолекул, образующихся под действием туннельного тока электронов. При увеличении энергии электронов может возникнуть ситуация, когда 1\1 > V,; в'результате вместо сплошного пятна будет наблюдаться образование колец. Е!6ли сильна вторичная эмиссия электронов из подложки, то форма области буЯет зависеть от их энергии, что, как отмечено выше, приведет к образованию сегментов сфер или колец. Именно такая ситуация наблюдается на опыте для полимеризации эфира на (сегменты сфер) и (1п20з)х-(8п02)у (кольца).

в заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы. '''

основные результаты

Таким образом, комплекс технологических методов и установок, объединяющий как традиционные технологии микроэлектроники, так и элементы высоких технологий (МПЭ) и специализированные методы нанотехнологии (СТМ)

в одном технологическом цикле, позволил получить следующие результаты:

1. Экспериментально исследованы процессы формирования ЗМПЛС и разработан соответствующий технологический маршрут, включающий этапы разных уровней прецизионности и чистоты, включая МПЭ. Разработанный маршрут применен в технологии создания промышленных образцов.

2. Экспериментально установлено, что обработка и качество подложки GaAs влияют на характер сегрегации углерода на предростовой поверхности в процессе изотермического отжига, а вид функциональной зависимости амплитуды Оже-пика углерода от времени отжига является критерием качества материала подложки.

3. Показано, что структура монослойных углеродсодержащих соединений на предростовой поверхности влияет на морфологию эпитаксиальных слоев.

4. Разработан способ стандартизации поверхности с точки зрения содержания углерода и структуры монослойного покрытия. Его основой''является ВУФ-воздействие и химическое травление. u'

5. Разработана технология повторного эпитаксиального роста на гофрированных поверхностях GaAs и AlxGai_xAs. Технология применена для создания ЗМПЛС с использованием операций ФЛ, ионого и химического травления, ВУФ-обработки и МПЭ полуизолирующих слоев AlxGai_xAs.

6. Экспериментально исследован процесс локального вакуумного осаждения полосковых проводящих элементов с нанометровыми размерами. Для осаждения используется электронно-полевое воздействие зондом СТМ на адсорбат контролируемого состава.

7. Обнаружен эффект «расщепления» при СТМ-формировании объектов с нанометровыми размерами на пленках (1п20з)х (5п02)у и а-С:Н в парах диэтилового эфира.

8. Обнаружен и исследован СТМ-индуцированный пороговый локальный переход проводник-диэлектрик на поверхности SiWx в парах хлороформа.

9. На основе обнаруженного перехода проводник-диэлектрик предложен метод формирования полосковых непроводящих областей манометровых размеров.

10. Обнаружен эффект «близости»: при формировании диэлектрического полоска (см. предыдущий пункт) соседний параллельный полосок может быть сформирован лишь на расстоянии > 0.4 мкм. На расстоянии < 0.2 мк^ диэлектрические области сливаются, а при расстояниях 0.2-0.4 мкм диэлектризиции не происходит.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Беленов Э.М., Соболев А.Г., Соболева Е.М., Усков A.B., Лускинович П.Н., Кочетков Е.Д., Жаботинский В.А., Рыжиков И.А., Дмитриев А.П. Физиче-

ские принципы и возможности применения в устройствах интегральной оптики структур металл-барьер-металл // Электронная техника. Сер. 11. Лазерная техника и оптоэлекгроника. 1984. Вып. 1. С. 3-24.

2. Быковский А.Ю., Кочетков Е.Д., Лускинович П.Н., Рыжиков И.А., Сагитов С.И., Соболева Ё.М., Соболев А.Г., Усков A.B., Шокин A.A. Структура металл-барьер-металл (МБМ): нелинейные свойства и возможные применения // Интегральная оптика. Физические основы, приложения. Новосибирск. Наука. Сибирское отделение. 1986. С.25-36.

3. Денисов A.B., Егоров А.Б., Меншутин Л.Н., Рыжиков И.А. Влияние характера загрязнений поверхности подложки на морфологию растущего эпи-таксиального слоя в технологии МЛЭ // 1 -я Всесоюзная конференция «Актуальные проблемы технологии композиционных материалов и радиокомпонентов в микроэлектронных информационных системах». Тезисы. Ялта. 1998! С.25.

4. Леонов Ю.С., Меншутин JI.II., Рыжиков И.А., Федотов С.М. ВУФ-очистка подложек арсенида галлия от полимеров // Электронная промышленность. 1990. №5. С.3-5.

5. Жаботинский В.А., Меншутин Л.Н., Рыжиков И.А. Особенности формирования структур для излучающих элементов с использованием эпитаксии из молекулярных пучков // Тезисы Всесоюзной конференции «Оптоэлектрон-ные информационные системы и средства». Москва. 1990. С.79-85.

6. Nikishin V.l., Luskinovich P.N., Ryzhikov I.A. Nanotechnological complex// Proc. NANO-1. Abstracts. Baltimore. 1990. P.120.

7. Калинушкин В.П., Калмыков И.В., Рыжиков И.А., Симачев И.Р., Шокин A.A. Формирование зарощенных меза-полосковых лазерных структур// Препринт ИОФ РАН №31, Отдел прикладных проблем. Микроэлектроника, Москва. 1991. 11с.

8. Свахин A.C., Рыжиков И.А. Сегрегация углерода на поверхности в процессе изотермического отжига в вакууме //Известия АН. Сер. Неорганические материалы. 1991. Т.27. №11. С.2430-2432. .

9. Рыжиков И.А., Меншутин Л.Н., Филиппов A.C. Способ выращивания вы-сокоомного слоя// Положительное решение ВНИИ Государственной патентной экспертизы от 10.04.91 г.

10. Louskinovich P.N., Nikishin V.l., Pyzhikov I.A. Nanoelectronics based on scanning tunneling microscopy // IEEE International Solid-State Circuits Conference, San-Francisco. Abstracts.1992. P.64.

11. Gorelkin I.V., Menshutin L.N., Luskinovich P.N., Maklakov S.A., Petrov V.l., Ryzhikov I.A. STM local vacuum chemical deposition of nano-scale objects in gas-vapor mixture fluxes// Proc. NANO-2. Moscow. 1993. Herald of Russian

Acad. Tech. Sci. 1994. V.l. N7. P.136-149.

12. Nikishin V.I., Luskinovich P.N., Ryzhikov I.A., Denisov A.V. Nanotechnological systems// Proc. NANO-2. Moscow. 1993. Herald of Russian Acad. Tech. Sci.

1994. V.1.N7.P.18-28.

13. Sheka E., Khavryutchenko V., Luskinovi P., Nikishin V.I., Nikitina E., Chuiko A., Ogenko V., Ryzhikov I., Gorelkin I. Computer modeling in electric field scanning tunneling microscope// Proc. NANO-2. Moscow. 1993. Herald of Russian Acad. Tech. Sci. 1994. V.l. N7. P.43-58.

14. Ryzhikov I.A., Luskinovich P.N., Gutman E.E. Technological aspects of cluster films applications in nanoelectronics with the use of STM // Proc. NANO-3. Abstracts. Denver. 1994. P.256.

15. Ryzhikov 1.А., Gutman E.E., Belysheva T.V., Ryabtsev S.V., Shbirova F.H., Luskinovi P.N. The rule ofthe structure and the chemical nature of promoters in gas sensors using semi-conductor metal oxide film // Proc. of Conference "42-National Symposium of American Vacuum Society". Abstracts. Minneapolis.

1995. P.345.

16. Ryzhikov 1.А., Kuzkin V.I., Maklakov S.A., Obukhov I.A. The shade efect on STM-stimuleted local deposition of the organic nano-objects // Proc. NANO-4. Abstracts. Beijing. 1996. P.lll.

17. I.A. Ryzhikov, S.A. Maklakov, I.A. Obukhov// STM-induced local sensor effect on SiWx films. Proc. NANO-4. Abstracts. Beijing. 1996. P.113.

18. Ryzhikov I.A. Nanolitography onsurface of SiWx and ITO film by STM// Proc. of Workshop "Russian Research and Development Activities on Nanoparticles and Nanostructured Materials". St.-Peterburg. 1997. P.81-83.

19. Рыжиков И.А. Нанотехнология сегодня// 7-я Международная крымская конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» Кры-мико-97. Севастополь. 1997. T.l. С.69-72.

!0. Пухов А.А., Рыжиков И.А. Формирование электропроводящих структур с нанометровыми размерами // Препринт ОИВТ РАН №1-442. Москва. 2000. 57с.

i

Список цитируемой литературы

Kirk W.P., Reed М.А. (Eds.) Nanostructures and Mesoscopic Systems. N.Y. Academic Press. 1992. 250p.

Marrian C.R.K., Cerrina F. (Eds.) Materials - Fabrication and Patterning at the Nanoscale. N.Y. Materials. 1995. 203p.

Marrian C.R.K. (Ed.) Technology of Proximal Probe Lithography N.Y. SOffi-Intemational Society for Optical Engineering. 1993. 413p.

4. Херман M. Полупроводниковые сверхрешетки. M.: Мир. 1989. 240с.

5. Nanostructure Science and Technology. NSTC Report. Worldwide status and trends. Kluwer Academic Publishers. N.Y. 1999. 336p.

6. Roco M.C., Williams R.S., and Alivisator P. (Eds) Nanotechnology Research Directions. Vision for Nanotechnology in the Next Decade. N.Y. Kluwer Academic Publishers. 2000. 218p.

7. Кейси X. Лазеры на гетероструктурах. M.: Мир. 1981. T.1,2. 364с.

8. Casey U.C., Cho I.A., Nicollian F.H. Use of oxygen-doping for design semuin-sulated layers of AlxGai.*As// Applied Physics Letters. 1978. V.32. N10. P.678-679.

9. Stall R.A., Zilko I. Morphology of GaAs and AlxGai.xAs grown by MBE /, Journal of Vacuum Science and Technology. 1985. V.B3. N2. P.524-527.

10. Cantour J.P., Massies I. Saletes A.X. X-Ray photoelectron Spectroscopy о GaAs (001) and InP (001) cleaning procedures prior to MBE // Japanese Journa of Applied Physics. 1985. V.24. N7. P.563-565.

11. Запорожченко В И, Матин Е M, Степанова М.Г. Изменение состава по верхности двухкомпонентной мишени под действием низкоэнергетически; ионных пучков//Известия РАН сер. Физическая. 1995. Т.59. №10. С.147-151.

12. Monk P.M.S., Mortimes R.J., Rosseinsky D.R. Electrochromism: Fundamental: and Applications. Berlin. VCH Verlag. 1995. 203p.

Рыжиков Илья Анатольевич

ФОРМИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИХ ПОЛОСКОВЫХ СТРУКТУР С НАНОМЕТРОВЫМИ РАЗМЕРАМИ Автореферат

Подписано к печати 16.05.00 Печать офсетная Тираж 100 экз.

Уч.-изд. л. 1,5 Заказ № 362

Формат 60x84/16 Усл. печ. л. 1,з Бесплатно

АП «Шанс». 127412, Москва, ул. Ижорская, 13/19

ВВЕДЕНИЕ.

глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Метод молекулярно-пучковой эпитаксии и его применение в технологии создания полупроводниковых лазерных структур

1.2. Проблемы формирования объектов с нанометровыми размерами при помощи сканирующего туннельного микроскопа.

Глава 2. ФОРМИРОВАНИЕ ЗАРОЩЕННЫХ МЕЗА-ПОЛОСКОВЫХ ЛАЗЕРНЫХ СТРУКТУР С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОЛЕКУЛЯРНО-ПУЧКОВОЙ ЭПИТАКСИИ

2.1. Формирование полуизолирующих и высокоомных полупроводниковых эпитаксиальных слоев А1хОа1хАз методом МПЭ.

2.2. Особенности создания зарощенных меза-полосковых структур.

2.3. Технологический маршрут создания зарощенной меза -полосковой лазерной структуры.

2.4. Обработка предростовой поверхности.

2.5. Формирование топологии и рельефа зарощенной меза-полосковой лазерной структуры.

2.6. Формирование оптимального теплового контакта.

2.7. Влияние характера загрязнений поверхности подложки на морфологию растущего эпитаксиального слоя

2.8. Реализации технологического маршрута зарощенной меза -полосковой лазерной структуры.

2.9. Повторный эпитаксиальный рост при формировании сложных структур на основе арсенида галлия методом МПЭ

Содержание

2.10.Некоторые проблемы метрологии при создании зарощенных меза-полосковых лазерных структур с применением МПЭ

2.11 .Выводы к Главе

Глава 3. ФОРМИРОВАНИЕ НАНОМЕТРОВЫХ ПОЛОСКОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ПРОВОДЯЩИХ ПОВЕРХНОСТЯХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СТМ.

3.1. Характеристика используемого метода формирования нанометровых объектов на поверхности твердого тела.

3.2. Возможные механизмы формирования нанообъектов при минимальной толщине адсорбированного слоя.

3.3. Комплекс оборудования для формирования объектов с нанометровыми характерными размерами на базе СТМ.

3.4. Объекты исследований, используемые реагенты, поверхностные тонкоплёночные структуры и подложки, используемые для формирования нанометровых объектов.

3.5. Локальное вакуумное осаждение полосковых проводящих элементов с помощью СТМ

3.6. Особенности формирования проводящих полосковых структур с нанометровыми размерами с использованием подложек различного состава.

глава 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Экспериментаторы и технологи достаточно давно оперируют со структурами и объектами, характеризуемыми нанометровы-ми размерами. Это относится, прежде всего, к различным поликристаллическим материалам, керамикам, многослойным тонкоплёночным структурам. Физические процессы, происходящие при формировании и функционировании структур с нанометровыми размерами, существенно отличаются от процессов, протекающих при использовании традиционных технологий и размеров [1]. Современное состояние вопроса характеризуется выделением нанотехнологии в самостоятельную научную и техническую дисциплину и её структурированием на более специальные разделы [1,2, 3]. Переход к нанометровым размерам позволяет формировать структуры и функциональные элементы с новыми свойствами.

Основой большинства элементов, используемых в СВЧ-технике, оп-то- и микроэлектронике, являются полосковые электропроводящие структуры. В последнее время интенсивно развивалась технология их формирования на основе объединения традиционных технологий микроэлектроники (термическое, электронно-лучевое, магнетронное и ионное распыление; фото-, и электронная литография; ионное, плазменное и химическое травление) с элементами высоких технологий (молекулярно-пучковая эпитак-сия (МПЭ) и сканирующая туннельная микроскопия (СТМ)). Особую актуальность приобрели методы формирования полосковых элементов на основе полупроводниковых и металл-диэлектрических многослойных структур (в том числе сверхрешетки) со слоями толщиной несколько нанометров или имеющих поперечный размер того же порядка [8,9,12]. Бурное развитие этой области и обуславливает необходимость разработки новых технологических методов формирования таких структур.

Введение4

Цель работы — исследование процессов, протекающих при формировании полосковых проводящих структур с нанометровыми размерами и разработка новых технологических приемов создания таких структур. В технологическом плане такая задача требует нестандартных подходов, основанных на использовании существенно новых технических решений в комбинации с традиционными. Для достижения этой цели в работе решались следующие задачи: формирование полосковых элементов на основе многослойных полупроводниковых лазерных структур с толщиной активной области 10-20 нм; формирование проводящих полосковых элементов с нанометро-вой шириной (10-50 нм) и высотой (1-100 нм) на поверхности полупроводников.

Научная новизна. В работе обобщены результаты цикла исследований по формированию проводящих полосковых элементов с нанометровыми характерными размерами. Разработан общий подход, позволяющий использовать технологии разного уровня прецизионности в одном технологическом цикле.

В работе получены и выносятся автором на защиту следующие новые научные результаты:

1. Разработан технологический маршрут создания низкопороговой зарощенной меза-полосковой лазерной структуры (ЗМПЛС), включающей процессы разных уровней прецизионности и чистоты, объединенных путем введения группы технологических операций стандартизации поверхности.

2. Разработана технология повторного эпитаксиального роста на гофрированной поверхности ваАв и АУла^хАв при создании ЗМПЛС, включающая операции фотолитографии (ФЛ), ионного химического трав

Введение5 ления, обработки вакуумным ультрафиолетом (ВУФ) и МПЭ полуизолирующих слоев А1хОа].хА8 с использованием в условиях МПЭ оксидов мышьяка в качестве источника кислорода.

3. Исследованы процессы локального вакуумного осаждения и модификации поверхности с использованием электронно-полевого воздействия зондом СТМ на адсорбат контролируемого состава на полупроводниковый поверхности проводящих полосковых структур с нанометровыми размерами.

4. Впервые обнаруженны и исследованы новые электрофизические эффекты: сегрегация углерода на поверхности подложки ОаАв в процессе изотермического отжига; эффект «расщепления» при СТМ-формировании электропроводящих объектов на поверхности (1п20з)х (8п02)у в парах диэтило-вого эфира;

СТМ-индуцированный пороговый локальный переход проводник-диэлектрик на поверхности SiWx в парах хлороформа. эффект «близости» при СТМ-формировании диэлектрических областей на поверхности 81\¥х в парах хлороформа.

5. Разработан метод формирования полосковых проводящих структур с поперечными размерами порядка 200-400 А при СТМ-воздействии на поверхность (1п20з)х (8п02)у и 81\¥х в парах диэтилового эфира.

6. Предложен метод контроля качества подложек ОаАв путем определения зависимости интенсивности Оже-пика углерода от времени изотермического отжига и способа модуляции первичного пучка электронов пушки Оже-спектрометра.

Научная и практическая ценность. Полученные в диссертации результаты развивают существующие представления о методах нанотехноло

Введение6 гии и физических процессах, сопровождающих формирование многослойных и наноразмерных структур. В работе развит системный подход к реализации технологического маршрута их формирования, включающего как элементы высоких технологий, так и стандартные технологические процессы. Результаты диссертации могут быть использованы для развития технологической базы СВЧ-техники, опто- и микроэлектроники.

Апробация работы. Основные результаты, полученные в диссертации, докладывались и обсуждались на конференциях: 1-ой Всесоюзной конференции «Актуальные проблемы технологии композиционных материалов и радиокомпонентов в микроэлектронных информационных системах», Ялта, 1990; Всесоюзной конференции «Оптоэлектронные информационные системы и средства», Москва, 1990; International Conference NANO-1, Baltimore, 1990; IEEE International Solid-State Circuits Conference, San-Francisco, 1992; International Conference NANO-2, Moscow, 1993; International Conference NANO-3, Denver, 1994; "42-National Symposium of American Vacuum Society", Minneapolis, 1995; International Conference NANO-4, Beijing, 1996; Workshop "Russian Research and Development Activities on Nanoparticles and Nanostructured Materials", St.-Peterburg, 1997; 7-я Международная крымская конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» Крымико-97, Севастополь, 1997.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 23 печатных работы.

Заключение99

6. Экспериментально исследован процесс локального вакуумного осаждения полосковых проводящих элементов с нанометровыми размерами. Для осаждения используется электронно-полевое воздействие зондом СТМ на адсорбат контролируемого состава.

7. Обнаружен эффект «расщепления» при СТМ-формировании объектов с нанометровыми размерами на пленках (1п20з)х-(8п02)у и а-С:Н в парах диэтилового эфира.

8. Обнаружен и исследован СТМ-индуцированный пороговый локальный переход проводник-диэлектрик на поверхности в парах хлороформа.

9. На основе обнаруженного перехода проводник-диэлектрик предложен метод формирования полосковых непроводящих областей нанометровых размеров.

10. Обнаружен эффект «близости»: при формировании диэлектрического полоска (см. предыдущий пункт) соседний параллельный полосок может быть сформирован лишь на расстоянии > 0.4 мкм. На расстоянии < 0.2 мкм диэлектрические области сливаются, а при расстояниях 0.2-0.4 мкм диэлектризиции не происходит.

1. Лускинович П.Н., Рыжиков И.А. Рейтблат Г.М., Мацнев Е.А. Разработка опытного образца передающего интегрально-оптического модуля для ВОЛС // Отчет НИИ «Дельта». Гр.ф. 22487. М. 1985. 81с.

2. Лускинович П.Н., Рыжиков И.А., Рейтблат Г.М., Федотов С.М., Варганов A.B. Создание физической модели, методов расчета и экспериментальное исследование интегрально-оптических схем // Отчет НИИ «Дельта» Гр.ф. 26282. М. 1986. 57с.

3. Соболев А.Г., Рыжиков И.А. Кочетков, Е.Д., Федотов С.М. Исследование возможности создания технологии изготовления активных структур типа металл-диэлектрик-металл// Отчет НИИ «Дельта» Гр.ф. 27194. М. 1987. 51с.

4. Леонов Ю.С., Меншутин JI.H., Рыжиков И.А., Федотов С.М. ВУФ-очистка подложек арсенида галлия от полимеров// Электронная промышленность. 1990. №5. С.3-5.

5. Nikishin V.I., Luskinovich P.N., Ryzhikov LA. Nanotechnological complex // Proc. NANO-1. Abstracts. Baltimore. 1990. P. 120.

6. Калинушкин В.П., Калмыков И.В., Рыжиков И.А., СимачевИ.Р., Шокин А.А. Формирование зарощенных меза-полосковых лазерных структур// Препринт ИОФ РАН №31, Отдел прикладных проблем. Микроэлектроника, Москва. 1991. 11 с.

7. И.Свахин А.С., Рыжиков И.А. Сегрегация углерода на поверхности в процессе изотермического отжига в вакууме //Известия АН. Сер. Неорганические материалы. 1991. Т.27. №11. С.2430-2432.

8. Рыжиков И.А., Меншутин JI.H., Филиппов А. С. Способ выращивания высокоомного слоя // Положительное решение ВНИИГПЭ от 10.04.91 г.

9. Louskinovich P.N., Nikishin V.I., Pyzhikov I.A. Nanoelectronics based on scanning tunneling microscopy// IEEE International Solid-State Circuits Conference, USA, Abstracts. 1992. P.64.

10. Nikishin V.I., Luskinovich P.N., Ryzhikov I.A., Denisov A.V. Nanotechnological systems // Proc. NANO-2. Herald of Russian Acad. Tech. Sci. 1994. V.l. N7. P. 18-28.1. Литература703

11. Ryzhikov I.A., Luskinovich P.N., Gutman E.E. Technological aspects of cluster films applications in nanoelectronics with the use of SIM// Proc. NANO-3. Abstracts. 1994. P.256.

12. Ryzhikov L.A., Kuzkin V.L, Maklakov S.A., Obukhov LA. The shade efect on STM-stimuleted local deposition of the organic nano-objects// Proc. NANO-4. Abstracts. Beijing. 1996. P.lll.

13. L.A. Ryzhikov, S.A. Maklakov, L.A. Obukhov II STM-induced local sensor effect on SiWx films. Proc. NANO-4. Abstracts. Beijing. 1996. P.113.

14. Ryzhikov L.A. Nanolitography onsurface of SiWx and ITO film by STM// Proc. "Russian Research and Development Activities on Nanoparticles and Nanostractured Materials". St.-Peterburg. 1997. P.81 -83.

15. Рыжиков И.А. Нанотехнология сегодня// 7-я Международная крымская конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» Крымико-97. Севастополь. 1997. Т. 1. С.69-12.

16. Пухов А.А., Рыжиков И.А. Формирование электропроводящих структур с нанометровыми размерами // Препринт ОИВТ РАН №1-442. Москва. 2000. 57с.1. Литература1041. ЛИТЕРАТУРА

17. Kirk W.P., Reed М.А. (Eds.) Nanostructures and Mesoscopic Systems. N.Y. Academic Press. 1992. 250p.

18. Marrian C.R.K, Cerrina F. (Eds.) Materials Fabrication and Patterning at the Nanoscale. N.Y. Materials. 1995. 203p.

19. Marrian C.R.K. (Ed) Technology of Proximal Probe Lithography N.Y. SOIE-International Society for Optical Engineering. 1993. 413p.

20. Hingle H.T., Gardener J.W. (Eds.) From Instrumentation to Nanotechnology. N.Y. Gordon & Breach Publishers. 1999. 336p.

21. Chimcky R.M. (Ed) Nano: The Emerging Science of Nanotechnology N.Y. Little, Brawn & Co. 1995. V.l. 325p.

22. Drexler K.E. Molecular manufacturing: perspectives on the ultimate limits of fabrication. Ultimate Limits of Fabrication and Measurement. Dordrecht. Kluwer Academic Publishers. N.Y. 1995. 273p.

23. Drexler K.E. Molecular tip arrays molecular imaging and nanofabrication: Journal of Vacuum Science and Technology 1991. V.B9. P.1394-1397.

24. National Nanotechnology Initiative: Leading to the Next Industrial Revolution. International government report to the President's FY 2001 Budget. N.Y. 2000. 106p.

25. Nanostructure Science and Technology. NSTC Report. Worldwide status and trends. Kluwer Academic Publishers. N.Y. 1999. 336p.

26. W.J. Lorenz (Ed) Electrochemical Nanotechnology: In Situ Local Probe Techniques at Electrochemical Interfaces. N.Y. Wiley John & Sons. Inc. 1998. 303p.

27. Luryi S., Zaslavsky AXu J. Future Trends in Microelectronics Reflections on the Road to Nanotechnology I I Proceedings of the NATO1. Литература105

28. Advanced Research Workshop. lie de Beudon, France. July 17-21. 1995. N.Y. Kluwer Academic Publishers. 1996. P.74-79

29. Roco M.C., Williams R.S., and Alivisator P. (Eds) Nanotechnology Research Directions. Vision for Nanotechnology in the Next Decade. N.Y. Kluwer Academic Publishers. 2000. 218p.

30. Jewell J.L., Harbision J.P., Softener A., Lee Y.H. and Florez L.T. Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers: Design, Growth, Fabrication, Characterization// IEEE Journal of Quantum Electronics. 1991. V.27. N6. P.1332-1346.

31. Рыжиков И.А. Нанотехнология сегодня // 7-я Международная крымская конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» Крымико-97. Севастополь. 1997. T.l. С.69-72.

32. Калинушкин В.П., Калмыков И.В., Рыжиков И.А., СимачевИ.Р., ШокинА.А. Формирование зарощенных меза-полосковых лазерных структур// Препринт ИОФ РАН №31, Отдел прикладных проблем. Микроэлектроника, Москва. 1991. 11с.

33. Свахин А. С., Рыжиков И.А. Сегрегация углерода на поверхности в процессе изотермического отжига в вакууме //Известия АН. Сер. Неорганические материалы. 1991. Т.27. №11. С.2430-2432.

34. Ryzhikov I.A., Kuzkin V.I., Maklakov S.A., Obukhov I.A. The shade efect on STM-stimuleted local deposition of the organic nano-objects// Proc. NANO-4. Abstracts. 1996. P.lll.1. Литература706

35. I.A. Ryzhikov, S.A. Maklakov, I.A. Obukhov// STM-induced local sensor effect on SiWx films. Proc. NANO-4. Abstracts. 1996. P.113.

36. Cho A. Y. Recent development in MBE // Journal of Vacuum Science and Technology. 1979. V.16. N2. P.272-284.

37. Hastimoto H., Hiyamizu S. MBE of 111-Y compounds and its applications for devices //Electrochemical Society Japan. 1982. V.50. N7. P.10-95.

38. Tsang W.T. Heterostructure Semiconductor lasers prepared by MBE // Journal of Quantum Electronics. 1984. V.QE-20. N10. P.1119-1153.

39. Foxon C.T., Joyce B.A. Fundamental aspects of MBE // Current Topics in Materials Science: E.Kaldiz.North Holland. 1981. V.l. P.276-305.

40. Ржаное А.В., Стенин С.И. Молекулярная эпитаксия: состояние вопроса, проблемы и перспективы развития // Рост полупроводниковых кристаллов и пленок. Новосибирск. 1984. С. 5-53.

41. Патент № 3928092. 1974. США.

42. Патент № 3929527. 1974. США.

43. Патент № 4447276. 1981. США.

44. Патент № 442637. 1981. США.

45. Заявка №59-33967. 1980. Япония.

46. Авторское свидетельство № 300714. 1977. СССР.

47. Заявка № 1574525. 1977. Великобритания.

48. Заявка № 59-17521. 1980. Япония.

49. Заявка № 58-41655. 1975. Япония.

50. Заявка № 58-11887. 1975. Япония.

51. Заявка № 2075555. 1981. Великобритания.

52. Патент № 4464342. 1982. США.

53. Заявка № 149207. 1973. Великобритания.

54. Патент№ 4088515. 1978. США.

55. Заявка № 60-15917. 1983. Япония.1. Литература107

56. Заявка № 26179125. 1983. Франция.

57. Патент 3 45518846. 1984. США.

58. Заявка № 25323334. 1982. Франция.

59. Патент № 4412771. 1981. США.

60. Заявка № 0113983. 1982. Европейское патентное ведомство.

61. Заявка № 55-28216. 1975. Япония.

62. Заявка № 60-22513. 1983. Япония.

63. Заявка № 60-22313. 1983. Япония.

64. Патент№4529455. 1983. США.

65. Херман М. Полупроводниковые сверхрешетки. М.: Мир. 1989. 240с.

66. Зи С. Физика полупроводниковых приборов. М.: Мир. 1984. Т.1,2. 912с.

67. Кейси X Лазеры на гетероструктурах. М.: Мир. 1981. Т. 1,2. 364с.

68. Леонов Ю.С., Меншутин Л.Н., Рыжиков И.А., Федотов С.М. ВУФ-очистка подложек арсенида галлия от полимеров // Электронная промышленность. 1990. №5. С.3-5.

69. Casey U.C., Cho I.A., Nicollian F.H. Use of oxygen-doping for design semuinsulated layers of AlxGai.xAs // Journal of Applied Physics Letters. 1978. V.32. N10. P.678-679.

70. Stall R.A., Zilko I. Morphology of GaAs and AlxGaixAs grown by MBE // Journal of Vacuum Science and Technology. 1985. V.B3. N2. P.524-527.1. Литература 108

71. Contour J.P., Massies I. Saletes A.X. X-Ray photoelectron Spectroscopy of GaAs (001) and InP (001) cleaning procedures prior to MBE // Japanese Journal of applied Physics. 1985. V.24. N7. P.563-565.

72. Wang Y.H., Liu W.C., Lido S.A. et al On the surface defects of MBE grown GaAs layers // Japanese Journal of Applied Physics. 1985. V.24. N5. P.628-629.

73. Watanabe N., Fukunaga Т., Kobanashi H.L.I. Surface defect formation in GaAs layers grown on intensionally contaminated substrate by MBE// Japanese Journal of Applied Physics. 1985. V.24. N7. P.498-5500.

74. Louskinovich P.N., Nikishin V.I., Pyzhikov LA. Nanoelectronics based on scanning tunneling microscopy// IEEE International Solid-State Circuits Conference, USA, Abstracts. 1992. P.64.

75. Быковский А.Ю., Кочетков Е.Д., Лускинович П.Н., Рыжиков И.А., С агатов С. И., Соболева Е.М., Соболев А.Г., Усков А.В., Шокин А.А.

76. Структура металл-барьер-металл (МБМ): нелинейные свойства и возможные применения // Интегральная оптика. Физические основы, приложения. Новосибирск. Наука. Сибирское отделение. 1986. С.25-36.

77. Лускинович П.Н., Рыжиков И.А. Рейтблат Г.М., Мацнев Е.А. Разработка опытного образца передающего интегрально-оптического модуля для ВОЛС // Отчет НИИ «Дельта». Гр.ф. 22487. М. 1985. 81с.1. Литература709

78. Лускинович П.Н., Рыжиков И.А., Рейтблат Г.М., Федотов С.М., Варганов А.В. Создание физической модели, методов расчета и экспериментальное исследование интегрально-оптических схем// Отчет НИИ «Дельта» Гр.ф. 26282. М. 1986. 57с.

79. Соболев А.Г., Рыжиков И.А. Кочетков, Е.Д., Федотов С.М. Исследование возможности создания технологии изготовления активных структур типа металл-диэлектрик-металл// Отчет НИИ «Дельта» Гр.ф. 27194. М. 1987. 51с.

80. Рыжиков И.А., Меншутин JI.H., Филиппов А.С. Способ выращивания высокоомного слоя // Положительное решение ВНИИГПЭ от 10.04.91 г.

81. Запорожченко В И, Матин Е М, Степанова М.Г. Изменение состава поверхности двухкомпонентной мишени под действием низкоэнергетических ионных пучков // Известия РАН сер. Физическая. 1995. Т.59. №10. С.147-151.

82. Nikishin V.L., Luskinovich P.N., Ryzhikov I.A. Nanotechnological complex // Proc. NANO-1. Abstracts. Baltimore. 1990. P. 120.

83. Nikishin V.L, Luskinovich P.N., Ryzhikov L.A., Denisov A.V. Nanotechnological systems // Proc. NANO-2. Herald of Russian Acad. Tech. Sci. 1994. V.l. N7. P.18-28.

84. Ryzhikov LA., Luskinovich P.N., Gutman E.E. Technological aspects of cluster films applications in nanoelectronics with the use of STM // Proc. NANO-3. Abstracts. 1995. P.256.1. Литература110

85. Monk P.M.S., Mortimes RJ., Rosseinsky D.R. Electrochromism: Fundamentals and Applications. Berlin. VCH Verlag. mbH. 1995. 203p.

86. Ryzhikov I.A. Nanolitography onsurface of SiWx and ITO film by STM// Proc. "Russian Research and Development Activities on Nanoparticles and Nanostructured Materials". St.-Peterburg. 1997. P.81-83.

87. Пухов А. А., Рыжиков И.А. Формирование электропроводящих структур с нанометровыми размерами// Препринт ОИВТ РАН №1-442. Москва. 2000. 57с.