Исследование формирования двух- и трехкомпонентных поверхностных структур в системе Si-N-Ai тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

рсшшсая akasrsffi иш ЯАШШХЖШК ОТЩШЕ йкгго1уг ЛОТШАШИ h процвссоэ

На правах рукописи

Хршцова Еязва Анагальезка

шиэдвакэ есй«фсзш:я дзух- и трегш'люнзгпйя шштахшм'сткшур в с,шп.з З1~и-м

01.Oí. (77 - Çssxa TEspacro тала

Авгсрзфгрэт дисосргацвя' im cassants угпкзД ставка кгдидата ^пггот^гкэгаггетэсэтя nsyrt

Владеязостсх - IS32

Работа швопяода - в Инсггкзуго азгсшаиаси и процессов управлзная Дизьяозоаточзетхз отдзпзикя РАН

НауЧКЫЭ РУКЗЕОЦШХШЯ - доктор ^Ьзшсо-штасл[ичзсипх наук.

профессор В.Г.&фззд

кандидат ^зит-чатсштичзсхгас каук А.А.Сарашя

Сфшизкшыз спгювэзш - даетор ^акго-штеиатичсоких наук

Л.А.Чэботшвяч .

до:сшр ^зшсо-штеттачгазж наук В.Э.Ооуховсккй

Г сргаш~ац;:л - Шучавд-иосладовательский ^¡ашяо-тешт-

чпский пксптлут (Г. Владивосток)

Занята ооотсцпся Х9Э2 года в чао

иа огсвдакш сшщзализироЕашого совата К 003.30.02. в Иистшуте ангоыатшаьи процессов упра&шшщ (ИАПУ) ДО РАН по адресу: 650041, г.Влэд1ЕОсток. ул.Радио.. 5.

С доооерпкдаза шзяо ганакокзпъся в йлЗлиотшсв ИАПУ ДЗО

РАН.

Аэторафграт раззслан * * 1992 г.

Учений сехратарь

совета /^¿С Л кандидат фга.-мат. кгук^^—гЮ. Л. Гаврилюк

2СИИСКАЯ | СТ.-'Г.1 ;

БЛИОТЕКА ощш РДБОШ

»ктупльтгость чт.п. Рвкеняэ проОязга создания йиш^лпЯншг подупрсЕОдппзсогых структур тсс.ю сзязазо о яэоОхоямость» выра-щзвсшя слоя впатаксипльпого дшшктрака аэ крема-.;« и епитвяси-ашюго креигпя пз деаяэзяркке. Одаа» пшрЬко пспояъэуеиыэ я настоящее вреш в юпфоэлентрошкэ даэлэктрп®, непржср, нитрид яремная (Sl^íJ^) и оксзд ирекгия <SÍ02) вготахскашю па крв'яяин не растут.- Нсклзчэаю состааиш? фторэди- котаглов II группа СаР2, Sr?2 п BaF2. Сказалось, что СаР^Еггсксяашхо растет на Si(111), d S1 на са?2.

В настоящее вреыя повнз шрспзктппжа натэрзолом для 13Кр0ЭЛЭКТр032И1 ЯЗЛЯвТСЯ кнгргд ажгзпст (А1Н). Штряд алзсмгетя - дзадектрис с иршав игпргЕзпясЯ sosa 6,3 зБ обладает хорсгэй

егглчэсксз с'жс'г-лъггссгьз, eiccs??j ксэ5&3™иято:1 тетшяфоводиости

а коэф&щзпточ тзргпзского рзспщрекня, йг-з^-я к ковффицяенту торизчаского расзарзвня крсгаая. йетрзд аяязыЕзя ногэт сдувать ыатеркалогг' для naccsmpjric.?;! а. дааглктрзчоагах слоев в шлуправодакошк прзбарзх. a тййиз всшшловаться в качестве шдлозяз. AHI .-г . пэрспзктакниЗ síarepnaa для применения в внсокочасгатшх прФораг - па посоксгсоткнг сяусткчаскпх волнах, оа' шзз02 гасогсуп вязкфс^хйигсасяуа прочность, - больаое сктротшхтапла и гпгсояуа сгсргсг» распростреяэвая поверхностных азусяетосках ноет: Ирэкэ того, прозратассть гоганск АШ в виднмсм и т!$ргкрасноя сватался дагззсогэ шгзолпз? иссйльвопать пк б ргтяосках щзгйорах п в таигзетсэ зэхгпшз ггократиП.

Ойгага нжгртд алшзшя гшучаот пря пожэд »мпескога осаядегега кз rssosoñ Фаги, попзо-пгаогшшгкм осазденквм ала роактишны распаявшем. "Скорооти роста планок при использспотии этих ¡я годов находятся в пределах 10-400 пм/наш, поэтому толщяна

косдадуема* вилок АШ бала 8-8000 ш. До наскэздзго времени »питаксаальж» ixsszccq нитрида алтшкг; ыа кремний варащзил нз били. пса^чзшш тмгнсжйшшх пленок кзобходаш Cuso косле-дозвть кеа^ааазкз. роста и аоэкояиостн ©орьлравешш эпаяаксиалъшх слозв на саках. разных artesas роста.

Следует оемэткть, что так» иссдодовакко преслэдуэт ко только яраккпэскмз цэлл, но в шггероию с точки' ерзния фундаментального изучения ыовзргаостноЯ иаш и взаижда*ст!ЕКЯ в трэзшсгаонеитшх Di. ДэАсмагелыга, в восдодаяе насколько лат возик Ентврас к Есслэдовашао структурная ч хишчеишх иамакашй при ©эршровшии П2 одаоврзыэпно двух влеюптов на поверхности кроьсня. Такие работы позволяв? изучить относитолънуа стабильность атс*дав з различных иолатшяк на..поверхности а в принципа кодэзщ для лучшего Егяяаания строения к свойств Ш "подлокка - ода аяекэнг". Прясухстгиа на поверхности шородаж атомов Mosei1 таккз суезстшйно иааоянть ээ своОодаув сноргию, что юяат оказать саяьдае шашшз ко шхенззм роста пленок щж готароопитБксшг. Крош того, -яошрхшсть мэзкэт сильно повеять на характер взаишдзйсзшя двух момзнтоз, что шяот привэсти ке только* к образованна яовах Ш, но и к получении новых материалов.

Дельт дядоеотрнионной таботв являлось исследование формирования даухношонэнтннх t» е системах S1-A.1 и S1-N и трехкомпо-нантша Щ в системе S1-A1-N, а таккэ услоыуй получения апитвк-саапыюй пленки .нитрида алашния нз крешии. Для этого необходимо было решить сяедувдда основкие задачи;

- исследовать мохеяягш формирования ПФ азота и роста сверхтонких опитаксаальных пленок нитрида крешкя на Si;

- исаявдовать формирование ПФ алюмшшя на поверхности S1;

- определить условия тоста еш^гжсиалыгого а."якжгк т 31;

- исскедошть взсиг»дсйстшя А1 с I® 31-1Г;

- исследовать «гегтаратуряую стабггг-иость сасг<?»; ЗЫг/д!..

1. Исследоеспа граница раздела 31(110)-Д1 и иоогрсслг. фазовая диаграмма для ПФ, сдаотвущдх и этой сзсточо,

2. Определены услосия фретрсЕзшм зпатаксиалытсго эяаккния па 31(110).

3. йсолодован механизм формирования ПЭ 11; (С-Я)-" азота а сверхтонкой залтгаетюладкй шзшя Егкр**я со структурой (8x8).

4. Иеслэдовавы тагжкзскн® и структурт» прзврг?зэияя. о системе 81(111 )(8*8И1/М,

5. Снращзна свзрятовкаа кпетаикасая пеэтгш Еглрзда аиязаягмк ко повартосгд 31 (.111).

6. цродасяйн способ нл5®втеа2зраг?ркго уддлздач тоннах ял?:гях штркз крзязяя с жтзртзоеяг едозвк.

ШргязЕяая гоггкзя ш:зпха вктрида ашягта (МП) га грекнз прязтззя»? ссбсЗ та® горсвзктвшшЗ катзряга для гспемзсошги в прсазЕояе'гвэ тагусроЕоляжогах приборе» га аггеле ггляяхи^йт с-грукязр. о д^&гзетрзкзгаша слоя?®.

Яссугэдогангз. со Соргг^ропекз? дзух и ^хяеглюззягкых упо-радснвша: ПЗ аа крс^га рродсмваяэт заатггашшЗ нятэрэе для Сизяка свэрхтокгак плспо::, кдргдргхзг; г:з полузрогояЕКЖовс-З под-ложса, тех язи гопэдакш взтн>д5'1стигЗ: "адсорбэд-поддокха" и ' "ядсорбаг-одсорбат*- а шгактзаа фоукпроашшя сгерхтонких гяитак-сиашшх плене:: на крэшпе позволит ссздавап скоа с ааранзв залганшя* свойствами.

Разработал метод ктгкотемпоратуркоЯ оч!:спп1 поаэрхнм гк

кремния от тонких схоэв на трэда 1фемния.

Да samry вк :сюягся атедуккио яау^ршд подоуот^я:

- поворжностная фаза азота ¿1(111)(ÖxS)-K ка Sl(111) при температурах 850-1100°0 фэриируется в островках, тсэддаа которых составляет я 5.5 а;

- цослз зазэрзэшя Армирования поверхностной фази SI{111)(8x8)-К начинается послойный рост объемкого нитрида кремшзя;

- ашяшкг не повзрхноотЕ крс.уння 81(110) а зависимости от тешератури образца и покрытая поверхности аяшшаем образует слвдушцио ушрядочеяаые повйршостшэ фазы: Sl(110) ^j-Al (при температурах а 450-7GQ°C к покрытиях алшшшя 0.16-0.3 КО),

(пря тешэратурах подзшки * 460-700°С и покрытиях еддаияия 0.3-0.5 МО), Sl(1f0)(2x1 )-А1 (Еру т&зюратурах подложки % 430-460°С 'И покрытиях аЯШВШЯ 0.6-1.0 MC), Sl(110) (Ixl)-Al (при температурах нихв з 430°С и пократшас алшнния 0.5-2.0 MC);

- при температурах южо а 430°0 и сокрытиях алюминия вше 2 MC фэркирувтся ыштансаалыше пленки апшиния на SK110), у которых M(}10)JS1(110) в AI(00133511001);

при напылении алшшгия ив поверхностную фазу Sl<111) (8xö)-fi при кошатноС температура не происходит химического взаимодействия аяшинм с нитридом кремния, отжиг при температуре ншв Т00°0 приводит к образованию неупорядоченной пленки A1N. . при температурах 700-800°C формируется эпихаксиальная пленка A1N, при 5 > 800°С нитрид алшшия десорбяруэтся с поверхности образца.

Аяробашя работа. Результаты диссертация докладывались и обсуздались но III региональном семинаре по молекулярно-лучевой

эшгаксии (г, НоЕоспбярск, 1950), ш. аоесозэноЗ ковфзрвнют по эмиссионной электрсгает (г. Лошяград, 19'JO), скаучпо-твиюлопгсесяого центра ' тщтдрэводаксзйй »г^фаэлзгтероипш ИАПУ ДВ0 ран, ceiaraapax Лагь^-овэсточпого гсоудгрйтгятиаго ушглрсктэ-тз, секянарзх ушезреттата г. Осска.

¡Ё2Ей22Ш. По квтергзяе« дйсс-эрта^й опуйжжоввпо 9 лочапэос работ, а яка». вэяорвЭзрзга.

Яювзркз?» ессг-сл? кз згадэгои юдя гхзв, одгглквзд а кзтпруессЗ дзмрз^зрз.

СбгхЗ ось ja дагссвртегзз сг отаззплг tor егрз™!, псзггая 23

рксугасв.оязу Г80гзщг я сжж гзерат^рт из 120 nc^sojKrdl.

. ведо&з g)i3ssön3 глеот?!. ßLn222S3 кзгь'рзгйта к е» сятугяьрсста,

поставки*! .8эя5ча-а©0йэда®ш, assar-ai ectas»»*» погсдажгя, кргшо сшшгяз 'струоттрз ítsrcsprac^í.

ЕйКЕимурм ■ взсаг cesseszS gspssssp s рлсгрэтеэ* соарэ-

ЕЯПЗОЭ СООТОЖЕЭ. ЕЗ£С£$Ж2* D ESStUpTnSSS ГЗЯрОСОО. В Шрк-îi

rasasrpsS» рассзэгроэд Здврзгся^э шзгаэд в крота

якжгжэ тесзш сз грезгфзг„«л '(111 ) з if СО). о&яажяеа уежзет таз?чг:пя,- пягззя с^уквуря к сзйЬтез. согзр^ктч ®эз (ÎD) »^г^язя .га Sîdii ) я Hî(tGO). {fcî^ssass, <ко грсвжа раздегэ SJ(ltO)-Al рагяэ sa сзсгздаз/авь. E¡> жкрв» sspsrpsSs> рсге'зтрщ5з.5хсл Озрсросзк» csspsrossaro ггстргг-а кряетя дрт Ерлг.щЗ тортпёексй rs^jsssssasi SHí11) п Si(?0OK Ояясквгягся fcssma ^ртгрсггяяя ш егзтв ш 81(111) s ззазекгвсгл о? тек-шратура nassontar я ксстпзргкз угузрадл пя гтззркносте. Рас-сягачгшгяся воокхяквэ етрувчэфсзз sjax фаз. Опдоюотся,

что кзгазшзч OépsspcsssKS шгзраиееяжго пярзга вракзш? раж

ие ьссушдэьакса. На шЕархкоста Si(IOO) азот но формирует упорядочениях Г». Г тротом параграфе скисаки свойства нитрида алжет-кля, • соврошш;оо состояние хюлучёния плэдак кптрвда алшиния на крвшши и их исследования.

Заьэриавт первую главу выводы, в которых говорится о персдактивности использования пленок нитрида алшаняя б. микроэлектронике, а 2акжэ о каобходакоста исследования взшшодайствия двух элементов на повархвсста крошил. Сделан вывод о тоы, что для исолаяозачия ПФ одооврвиеннэ двух аизмектоз на поверхности : 13ШНИЯ1 необходимо скачала исследовать JS каадого из этих элс-мзнтов крбкош.

Во второй гдйуу сод&р1..»тсй , ояисааш зкгагерщйвягальаах методов исследования процессов на поверхности твердых тел, элсшримёнталхкого оборудования п методах исследований.

Приведено краткое описание физических осаов катодов олэктроыюа о^-^-спэк'рзсксшП'! (ЭОС) и дифракции -медленных .электронов (Д/VS), шгориэ позволяют получать данше о химическом COOTSEO и храстшишоскоЯ структуре "говаргностшп атомних слоев. С пошдьи 200 моано определять концентрацию атомов на поверхности, слэдить за процессор очистки образца, обеспечивая г.онтродаруемкэ ж' воспроизводимые условия эксперимента. ДУЗ является одним из:семах эффективных методов, позволяющих изучать двушршэ структура, которые образуются па поверхности ' монокристаллов при реконструкции поверхностных слоев прк ссаздешя тонких■пленок.

Эксперименты проводились в условиях сверхвысокого вакуума на установке, оснащенной системой ДОЭ, анализаторов энергии электронов, прзцозиошшм манипулятором для перемещения образца, оисгемоС очистки образце. Атааший напыляли с вакуумно-отоюконйой

вольфрамовой спирали. Рззработегаая и шяшов^кшш система папу ска' рабочих тагов позволяла проводить лоз^рзв^шжй пзяуск аммиака в рабочую кагору. Образца крезягзя нарезались из стандартных шайб КЗФ-7.5 с оряэшгацЕсЭ (!!!) и КДА--0.01' о ориентацией (110). Посла таическоЭ ссгстггя спи отекта-чись в услсзиях сверхвысокого Ешсуука прл тэнгэратурэ 1250°С для получения атсмерно-чкстоЯ поверхности. 2еотэрзтуру образца (350-1250°С) измеряла с шяи&э ярнзстйого шроглтра (выше 850°С) либо по измзвэЕиа удалшйЗ проводвыости крешзя (шеэ 850°С). Толздану нападоЕшх пхешзх аптакшгя определял? из игуеньгая отнозвния етыитул ога-писов А1 ЮТ н 31 ТИЧ в соответствия с шдояьэ тонкого гоаогешдаго 'слоя шяйшекя на крвшиевой отдяетсэ. Ираэлена лдадзбровочшге крягшз для опредеязпия то®сгш пашня апжснгя на нракгвшвой шдяогяе и краткое ошсаааз штоягга пх яострозняя.

В третьей гшвз.врз.зставЕЭйо аксстряизЕталыгоэ исследование фзркгровггт сверхтонких шюнок. ашгиняя . на 31(110), прнвадаао ояисзннэ пэскольют еошх ПЭ элешшея но 81(110), опрэдалзяг уоиния их фэрировеняя, а. тгшвэ условия епзтсгетзяьного роста алилзнпя на 31(110).

Шло обларукезо, что пря осзздзшет А1 са яегрзтув до 600-700°С подяоаяу БКИО), с увзлетепкэа покрытая восгэдовательно наблздавтся две ПЭ: 31(110)[® и 31(110) П*Э).

Структура "4*6" существует прл шкратня от 0.16 до 0.30 КС и при покрытии сшие 0.3 КС пэрэходат. в двухдокэняуа I® "1*9**. Окончательное формирование фазы "1x9" происходит при покрытии порядка 0.5 МС, пра этом покрытие для такой температура подложки (б00-700°С) достигает насыщения.

При температурах подложки от 500° до 600°С формирование

ут

65д €№ <Н 55»

| 500 |' 450

400 350

0.1 0.5 I 5

Л1 соусга^с» МЬ

Рнс.1. вааоввя диаграмма систеки А1-£1(110).

поверхностных структур, цронсходар подобно описанному шш. При

увеяйчэнзго нокрапи гивкиадгпоследовательно формуются две ЛФ:

"4*6" 'и "1x9". Сдаако вэлетзша кократия А1, пря которой

наблюдается переход с? фазн "4*6" к фаза "1x9" и величина

покрики касиаашл о уюншэнием твшература сдаигаогся . в

сторону более высоких значений. Дифракционные рефлексы от фаз

"4x6" н VI х9" с уменьпешам температуры становятся постепенно

боло & дайфузныш.в при температуре ь 4506с исчезают совсем.

При температуре подлою® 450°С и кохрктии 0.5 МС А1

формируется новая Пй 31(110><2х1}-А1. Структура (2x1) существует

г»

вплоть до покрытия нвешекня 1 КС в счекь узком температурном диапазоне от 430° до 460ЭС.

Осаздбшз Al па поддоаку с теишратзфсй шио 430°0 приводе и фор.ярспзлиэ структуры 31(110) (f к1 )-Л1. ДййюкцЕОпгая картона (1x1) пеблдгаэтся пря шкратпп 0.5 КО Al. lip:* таких тоупарзтурах пря шзшлсегя оет^пгзя шжрпвя. пэ

наблвдазтся в осездокпэ А1 на @эзу (1*1), вризодгге к тому, что в дайракцпояЕса картшэ пшятвтся ро&гзкса, соотватствуггсю 5питаксальпо?4у А1(110). Кфяеяса епотшгснагьпсго А1(1Ю) саяыго ЕНТЯПУТЫ ВДОЛЬ ПЕЗраВЛООМ, вараллаяыюто короткому вэктору элементарной ячз2ки пагврхшсга 31(110) я пх пзрзэдэтетоть. вдоль пспрэвлзни.ч 1Т10) ryss, -чем аголь пгяравлэнил

toon.

Лря ос22кэкя А1 нз содляиу - пря хсмначг'сЗ томгературе (ЕСТ) одаоврашяво с.увзяявЕгка штепотасстн ®оза гостепэпво гасну« 'вез jy'prn^cirr» р>5дзг«ь Кз этого шгло едэлать швод, ЧТО на етЕ5ПШ5€Е1 фгрКГЯЗГОТС:! ЕЗуП0рЯЙ£ПЗЕ2СЯ ТИЭЙКЭ. Отстг Д1 осезкэтшого на • швэргшсть 31(110) ярт кешагео! твгжературэ прзводаг к-обрззогсЕЕВ &з, еетезжгх гысэ. Сорбирование тоз или Е2СЙ £язз заззкэт от cospmsi АХ я -газкратура оттяга. Так, игарк^зр, ПОСЛЭЯЯ53ГС«2ЛЛ» СЕКТ ягвпкз Д1 толпдаой насколько КС щзводи к atigssoBssss фзгз <1к1) вря 4Ш°С, (2«1) еря 4Б0°С я -1x9е пра 600°С.

^ ярэдэтгззгеот одаеанпя результатов ис-стэдезггз essnsraa Лср-зрсг^:»! ПЭ азота я роста сЕерх'ллшгх овзаок raspsза вргягшя на 31(111 )(7*7). Шая бил а Ецбраиа дяя ксслодавезй ГГ? 81(111 )(8яЗ)~Я, тех как "кводрунлвтазя" ОЭ ста-Сзлгзягивгза упяэродэм и па является "чисто" азотной.

Дяя яшучевяя R5 азота нагретый (до 850-1100°С) образец креигая S1 (111) (7x7) гкасшировала аммиаке, давление обычно при зтоа бшю 5- 1СГ5Тср.

При Бытаслэшш заполнения поверхности кремния нитридом предполагала, что пря.. прямой термической нитридизацша Sl(111 )(Т*7) бонларуется стохЕОШгричвснкй нитрад крвмция 813К+. При этом считали, что лис SI L7V 84 вВ соответствует образувдемуся ео поверхности нитряду кремам, т.е. его амплитуда (IS13N45 ЦРопорцЕональка количеству кремния, связанного с _езотоы. Пик Si LW 92 вВ соответствует чистому кремни», т.е. его амшштуда (IS1) пропорциональна количеству .кремния, ке-црореагировавазго с азотом. Заполнение поверхности нитридом в вычисляла по формуле:

6 * iS132i4/(ISl3iM + 7Sl/a)' где a = ig^H^ifi ~ отыовднэ шшззтуд сигналов от полубеско-

нвчных образцов креггшя к награда кромнш;.

Экспериментальные данные-, полученные при помощи ЭОС, сравнивалась с результата® модельных расчетов. Ш рассматривали две модели роста плэнке на поддояке: модель послойного роста пленки и модель разрастащшсся островков постоянной толщины. При построении моделей предполагалось (как и при вычислении поверхности). что растуцая' пленка но составу является сте-хкшетрачэтааш нитрядоы кремщя (Sl^). Экспериментальные данные (1) и результаты теоретических (2,3) представлены на рас.2. Кривая 2 отображает завшавюсть отношения 2sl3lj4/IN от 6 в случав послойного роста, кривая s3 - зависимость отношения iSi3iU//% от 0 в сяУЧЁв островкового роста, где параметр d^ (тсш$ша островка) подбирался из наилучшего приближения к эисперинентальяим данным (методом наименьших квадратов) и равен «■ 5.5 д.

Как вйдно из рнс.2, экспериментальные данные при значениях У <* 0.75 (в пределах ошибки измерения, а для 9 < 0.40 она

Рио.2. Эксперлмонташшв. дашше (1) и результата теоретических расчетов: (2) - модель .послойного роста плеккя и (3) - модель рззрастагкагся островков яостолкноЗ толаданы.

около 203) удовлетворяют модели острогового роста, а для значений 0 > ,0.75 - послойного. Это косвенно гтодтзерздевтея данными даэ. Заполнение tn?75 достигается при экспозиции около 1000 L, а емэбно при этой экспозиции от образца перестает наСлздаться картина даэ (7*7). что »¿окно пропнтерпра^лфовать кек полное заполнение образца сстрсшсгка Г» со структурой (8*8). После того, как ь¡г.. поверхность полностью покрывается ПФ (8*8), при дальнейшей акспознцяи сОразца в аашаке фон картгем ДВД возрастает и интенсивность рефлексов падает. Из данных ЭОС видно, что скорость образования .нитрида крешш резко уменьшается и одновременно изменяется механизм роста пленка о? островкового к послойному:

Таким образом, получеинца эксперккенталышо детше пока-згшают, что рост ПФ (8x8) при взоинодействкн 31(111 )(1*1) с

ажявгаа при тсахвз. тешюратураI (850-11ГО°С) происходит за счет разрастания островкоз со средней ишаэоЗ 5.5 а. Посла завзрЕоаия ^аркЕроазнни Ш (8*8) (когда вся паасрхаость, подлогки заполнена остроьха^а со струкщхз! (8*8)) Еачгнается послойный рост объейкого награда крэкакя.

В пятой гхозэ нредстшиша результаты исследования формирования штркда шет^ (А1Н) при взашэдэЁствии алашшия с Ш> азота Б1(И 1 )(8х8)-Н.

Ява Ессяэдэсгнзя Бз&&аэда£ствгя" вледашя с Ш азота вначале ЕЗлучшя структуру Б1(111)(8*8)-Н. Аяятзвй нашгляли из предарктальзо кшшбрзвгшкого к юшз со скорость» около двух

ыонослоэв е «снуту.

•Для яотааъного есс-юдоезгсл процзссоз, происходящих на поверхности» ЕСшльооваЕЗ сгуЕогпатус процздуру шишюшя аш-няя: на продварзт&ш» падучакнуо Ш ншияяла 1 £33

&шшшя. За та образец грсгравала в течеша 10 шнзгг. Цасд "нашданиэ-отегг" позгоря-гл дэ. тах шр, пока фоггсюдаш езйэпэ-Ю1я в о*»-спектрах и кзртЕнаг £13.

Характер взазкодвбстшд А1 с совзршхгюой структурой 31(111) (8*8)-К определялся тзиюратурой прогрева образца поело нападения едшиння. Исхода яз водучашах в:ютзргаеягальЕих данных доделено несколько диапазонов тедаератур, в которых, конечный результат реакции раздачей (таблица 1).

1. После назшдашия А1. при койе&геой тешературэ ш наблюдается никакого тачоского взапмодзаствая кеаду А1 н 31П11 )(Сх8)-Н. Об этой стаде тэльствуб.' отсутствие химического сдвига ожв-пика А1 (68 зВ). При прогресс в системе

А1/51(111)(8*8)~К происходит химическая реакция, результат Н'-торо^ зависит от температуры отжига образца.

•Теблвда 1. Взатюдействия в система 31(111)(8x3)-Н/А1.

3{°С) Результат расхцкп

1 51(111 И8х8)-Н + А1

г Т < 700 Б1(111)(1х1 )-(А1Н) + А1

з 700 <Т < 800 51(111 )(7*7)-(А111)

4 ? > 800 51(111)(7х7)

2. Пртд отгнгв тсгакоЗ шгзнки ааетия (» 1 НС) нй ПФ 31(111 )(8хЗ)-Н при токпярагурах менее 700°С алшинкй вятосняет кремний из связи крошггй-азог (:л;зпъшазтся аяглигуда ома-пика 31 1.7У 84 эВ), в результата ".его формируется неупорядоченная шши нитрида алилгния. Об зтся сядательстпуе? появление в оке-сшктрэ пика ¿1 177 59 эЗ, гсогор*^' характеризует вгяпвасум связь А1-К, л

П8УПОРЯДОЧ0ШЗЯ КЕрТККО ДМЭ. ^

3. При отгатэ тонкой плешш а лапша л (* 1 НО) ни КФ 31 (111) (8x8)-Л при температурах 700-300°0 алшшша штесияет кремний из связи 51-1? и обреэует нитрид олшиния. По мера повторения циклов "НЕтленш-отхпг" толщина слоя нитрида алюминия увеличивается (интенсивность паха Л1 ЬУУ 59 эВ возрастает), а толщина слоя ггитрхда кремния уиеньзается (интенсивность пика Е1 Ш 84 эВ падает) ( см. рис.Э). При г»гем сушарное количадтао азота в системе но меняется. Об очо' свидетельствует постоянная величина амплитуда оже-пикь езотр.>7. КЫ. 379 эВ и линейная зависимость на рис.4, с увеличением содержания в шганко нитрида алюминия, поверхностная структура 51(111) (8x8)-Ы замещается поверхностной- структурой 31 (111) (Т*7) -(А1.Ю. которая соответствует сжатой на 455 плоскости (0001)

. объемного нитрида алюминия.

циклы напыление-отжиг Рис.3. Заввсвность интенсявностоа Г31зн+ и 1Д1Ы от

^отчзстш циклов "Еашлзгаз-олгаг" (Т = 750°С)..

-

Тис.4. Зависшость интенсивности ГдШ от интенсивности

• 4. Прл прооодсянн циклов "ншгалвт1е-отжт,н (при тоштературэх шло Ш3с0) акспчргш^ятэ-чяяв дапкаа по^й-ий'-.'эт, что алдчлт-'Т витеспяэт крвмаай яз св тпч :ср??*няп-азот и ооразувт нитрид алшяпия, который дееэрйяруатс:! о поверхности крошим. Тг-КЕ1 образсм, подобная процедура могет слукеть способом пкзкотешерглурвей очистки .поверхности кремния от нитрг.т>я кромния.

ояювнче результаты и вывода

Йссдэдовапо форягрсважм двух- ы трехкомпоагн'ппх поверх-постных фаз в система (подлежа) (адсорба?) -ГЦадсо^бзт). На основании изложенных рззультатов мокко сделать следуицао выводы:

1. .АлюдшаЯ на поверхности хретпт 31(110) в зовиепчоотя от температуры образца л покрытая гонерхноега ахктииеы. образует следующие улорядочэшйб поверхностно Ф-зоы: 81(110)[° - при температурах & 46С 7С0°0 и шжрипдх алюминия 0.16-0.3 У!С; (110) —Л1 - при темпчряттрах подлога« з 460-700°0 и покрытиях . алшиния 0.3-0.5 КО; З1(110)(2х1)-Д1 - пра температурах поддата й 430-4е0°0 и покрытиях алгминия 0.5-1.0 КС; 31(110) (1x1 )-А1 , - при температурах нгвке й 430°0 и пократпях алкяягая 0.5-2.0 НС.

Пря температурах юта ц 430°0 и покрытиях олюмйная Еше 2 МО формируется эштаксиалыше пленки влияния н°. 41(110>, у которых .41(110)181(110} я АНООПЙЗНГОП.

2. Поверхностная фаза азота 31(111)(в*3)-Н на 51(111) при температурах 850-1100°С формируется в островках, толздша которых составляет % 5.5 а.

После заверивши ■■ Фзрлярования .лскарягостной фат 51(111)(8х8)-И начинается послойный рост объемного гатрхдз

кректея.

3. Пра ватшенки еяшшая на поЕорзностаую фазу Si(111). (8*8 )-К пря ккшатной тешературо не происходит химического-взгетодействия влашсзя с ш:трздом крошил.

- Ира отжито топкой пленяя аиааышя (а: 1 МО) на Ш Si(l1f )(8х8)-К при тегжоратурах кзнаэ 700°С акггикий вытесняет крекний кз связи 1фзшз2-£зот. в результате чего формируется кз-упорлдочоннея шшка н^традв влглзш:.

- Пр:; üTSffo ms;o3 шгавкг елхашцл (% 1 LO) ив Ш> Si (111 )(6*8Н? срг тежаратурах TÜ0-600°С шаазнвй ' Еахвсияэт крвьзиа из евдав Sl-Н .в образует Eapss шюааоаи С уволзчешгеи содбргзпая в 'шюнкэ Егхрзда елецлнзя псЕэрлкосткая структура 31(111) <£íxsегшкштся вовзразмягой crpyirrypoa 51(111 )(7к7)-(А1.Е), которая соответствует скатой па 4£ плоскости (G03!) обходного нитрода txsasxss:

- n¡tí o^í'jito tcesog eesisc3 КЗЗШ (í 1 L'O) es IS Si(lí1 прп тежгратурзж. eso COD C ansss&i штосоззт

из связи kjshssíí-ssop а озразуэг нитрзд отЕШШ. которйй десор&руотсгз с nosopsiocri; кре^зая.

íXiHOBSS ишшлши X^lCCS^mZi стишсвии В РАБОТАХ:

1. &LS.CT», В.Г.. Csjkesh fe.¿.,. Жргоддаа Е.А.. СлзсоЗ пзкзрепзя тоешшы тенкзх шапок на подазасаг: АЕТорсшз сйэдзтольстао. N 1245042. 1986.

2. Лифлиц В.Г., Capsssa А.&., Хршдюва Е.Д. Еаследовгаз» адсорбции зекиси азота и киигороде ва поворашетп крзиш: (100): Прзкретт. амдпвоста*: ШПУ ДВО АН СССР. 1986.

Ляфзгац В.Г., Сара2Щ1 A.A.. Хрзьщаш Е.А. Исследование вд-ccpflwM salinen а?ота в Е^сгароди па поверхности Sl<100)2*1

сорбции закиси азота и кислорода ка поверхности Sl(100)2*1 методами ЭОС и ХПЭ// ПОЕЭршость, 1987. N 8. С.33-38.

4. Зотов A.B., Саранип A.A., Лившиц В.Г., Хранцова Е.А. Использование твордофгзно® кштанскя S1 на поверхностных фазах Si-Sb для формирования О-легироввншх слоев// Письма в SM, 198$,. Т.15, Н 24. 0.1-5.

5. Zotov A.V., Sarcnln A.A., bliBhlta V.G., Khrsmtso7a Е.А. Solid Phase Epitaxial Growth of SI on Si-Sb Surf act. Phases for the Forratlon of ö-flopsd Layers and ölöi-superlattles// Surface Science, 1990.V. 230. P. L147-L150.

6. Лирзц В.Г., Кот л яр В.Г., Саранки A.A., Храядова-Е.А. Поведение тонких слоев S1 на S13N4 пря терлическом отжито// Поверхность,'1990. Н 9.'С.150-152.

Т. Лифзиц В.Г., Саранш A.A., Хремцова Е.А. Сормироваши поверхностной структура Б1(<Я1 )-(8*8)-Н при взаимодействии 31(111 )-<7хТ) с емиивксм// Письма В JOT, 1390. Т. 16, N 24. 0.51-54.

8. Лифлиц В.Г., Саранин A.A., Храмцова.Е.А. Исследование роста , поверхностной структуры Sl(111 )(8*8)-К кетодмга ЭОС и ДМЭ:

Тез. докл. XXI Всбсоюз. конф. по эмиссионной электронике. Ленинград, 1990. С.109.

9. Лпфйиц В.Г., Сарешш A.A., Храмцова S.A. Хдаачесгше й структурные повреждения в системе A1/SK111 >-(8xQ)-N// Письмо в ЯМ.1991. Т. 17, N 22. С.45-50.