Молекулярно-лучевая эпитаксия диэлектрических слоев BaF2/CaF2/Si(100) для структур "полупроводник на диэлектрике" тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

4847826

На правах рукописи

I ^

С

ФИЛИМОНОВА НИНА ИВАНОВНА

МОЛЕКУЛЯРНО-ЛУЧЕВАЯ ЭИИТАКСИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЛОЕВ ВаРз/СаР^ККШ) ДЛЯ СТРУКТУР «ПОЛУПРОВОДНИК НА ДИЭЛЕКТРИКЕ»

Специальность 01.04.07 - Физика конденсированного состояния

7 г

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 6 МАЙ 2011

Томск-2011

4847826

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Новосибирский Государственный технический университет»

Научный руководитель- доктор технических наук, профессор

ВЕЛИЧКО Александр Андреевич

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор

ИВОНИН Иван Варфоломеевич

доктор технических наук, профессор ЧЕСНОКОВ Владимир Владимирович

Ведущая организация-; Учреждение Российской академии Институт физики полупроводников им. A.B. Ржанова СО РАН, 630090 г. Новосибирск, пр. Ак. Лаврентьева, 13

Защита состоится: «15» июня 2011 г. в «15» часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.269.02 при ГОУ ВПО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» по адресу: 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30, корпус, аудитория . J Lj

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «НИТПУ»

Автореферат разослан «12» мая 2011 г.

Ученый секретарь совета по защите докторских и кандидатских диссертаций доктор физико-математических наук,

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность темы. Одним из перспективных направлений развития современной микро - и наноэлектроники является создание приборов и структур «полупроводник на изоляторе» (ПНИ), в том числе «кремний на изоляторе» (КНИ). Как показано в обзорах Мордковича, Кравченко и Будько технология приборов на основе КНИ и ПНИ структур и широкозонных подложек, таких как сапфир (КНС) карбид кремния, алмаз, нитриды галлия и алюминия, составляют основу «экстремальной электроники», функционирующей в условиях высоких (250-1000°С) температур, уровней радиационных воздействий, применяются для эксплуатации в системах с повышенными значениями показателей «напряжение -плотность тока» и «мощность - частота». Интегральные микросхемы (ИС), сформированные на КНИ структурах, характеризуются высокими экономическими показателями, низким энергопотреблением, повышенной надёжностью, радиационной стойкостью, увеличением быстродействия, расширением рабочего температурного диапазона. Существует ряд методов формирования КНИ структур. К настоящему времени уровня промышленной технологии кроме КНС достигли два новых метода создания структур КНИ: SIMOX и Smart Cut. На сегодняшний день главным сдерживающим фактором для массового производства КНИ структур и приборов на их основе является их высокая стоимость и низкое качество диэлектрического слоя и, как следствие, слоев полупроводников, выращенных на них. Применение новых материалов и разработка новых технологий структур «полупроводник на диэлектрике» приведёт к снижению их стоимости и улучшению электрофизических параметров структур и приборов на их основе. Использование слоев CaF2 в качестве элитаксиального изолирующего слоя позволяет получать структуры КНИ высокого качества, а диэлектрические слои переменного состава (Ca,Ba)F2 являются хорошей подложкой для последующего роста высококачественных слоев кремния, халькогенидов свинца и CdTe, поскольку механические напряжения в такой структуре отсутствуют.

Сегодня слои PbSnTe выращивают преимущественно на монокристаллическом BaF2(l 11), однако в этом случае невозможно создать ФПУ на одном кристалле вместе со схемой обработки, что приводит к гибридной конструкции ФПУ, обладающей очевидными недостатками. Монолитная конструкция ФПУ возможна при использовании кремниевых подложек, но, выращивание PbSe, и РЬТе непосредственно на Si,приводит к плохой адгезии, низкому структурному совершенству и плохой морфологии слоев PbSnTe. Поэтому выращивание слоев PbSnTe с высоким структурным качеством осуществляют на положках Si(lll) при использовании в качестве буферных слоёв BaF2/CaF2 Использование подложек Si(100) более перспективно, поскольку в структурах PbSnTe/(Ba,Ca)F2/Si с ориентацией подложки (100) плотность поверхностных состояний и встроенный заряд оказывается почти на порядок меньше, чем в структурах с ориентацией (111). В структурах с ориентацией подложки Si(100) существенно более низкие значения токов утечки по боковым граням мезаструктур и существенно улучшается морфология слоев PbSnTe.

Актуальность данной работы определяется необходимостью комплексного исследования возможности получения структур 81/СаР2/51(100) и РЬ5пТе/ВаР2/СаР2/51(100) с целью создания монолитных интегральных ИК МФПУ.

Целью диссертационной работы является: Экспериментальное исследование условий формирования и роста диэлектрических буферных слоев СаР2/81(100), ВаРг/СаРг^Н 00) и оптимизация технологических процессов их получения для ПНИ структур 51/СаР2/51(100), РЬ8пТе/ВаР2/СаР2/51 (100) методом

МЛЭ.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Исследовать влияние технологических режимов на процессы роста и особенности формирования морфологии слоев СаР2 и ВаР2/СаР2 на 51(100).

2. Изучить влияние микроморфологии поверхности кремниевых слоев на процессы зарождения, роста и формирования морфологии последующих слоев СаР2 и ВаР2 на 81(100).

3. Получить тестовые полупроводниковые слои РЬБпТе на буферных диэлектрических слоях ВаР2/СаР2/51(100) методом МЛЭ в замкнутом технологическом цикле и определить электрофизические параметры полученных тестовых структур.

4. Исследовать влияние электронного пучка дифрактометра на морфологию поверхности пленок СаР2/51 и РЬ5пТе в процессе МЛЭ.

5. Разработать конструкции приборов на структурах 51/СаР2/51(100) и РЬ5пТе/ВаР2/СаР2/51(100).

Научная новизна работы:

1. Выявлено, что при высокотемпературной эпитаксии (Т5=750°С) СаР2 на поверхности Б1 (100) с высотой микронеровностей Zcp порядка 0,6 нм с увеличением толщины эпитаксиального слоя средняя высота микронеровностей поверхности СаР2 практически не изменяется и имеет значения на порядок меньшие, в отличие от низкотемпературного режима роста (Т5=500°С).

2. Установлено, что увеличение средней высоты микронеровностей поверхности 51(100) от 0,6 до 2,6 нм приводит в низкотемпературном режиме роста (Т5=500°С) к зарождению островков СаР2 и ВаБ2 треугольной формы, ориентированных в двойниковой позиции по отношению к 51(100) в отличие от высокотемпературной эпитаксии (Т5=750°С).

3. Предложен метод многостадийной твердофазной эпитаксии (ТФЭ) СаР2 и ВаР2 на поверхности 51(100) с Zcp порядка 2,6 нм, заключающийся в многократных последовательных осаждениях при комнатной температуре слоев толщиной менее 25 нм с последующим быстрым отжигом при прерванном росте в течение 30 секунд при Т5 = 900°С, позволяющий получать монокристаллические пленки с высотой микронеровностей в 10 раз меньшей, чем у пленок, полученных на аналогичных подложках при других режимах эпитаксии.

4. Предложена трёхстадийная методика роста слоев ВаР2 на СаР2/51(100), состоящая из процессов эпитаксии при температуре подложки 750°С на

начальной и завершающей стадиях роста и промежуточной стадии осаждения при Ts=500C с отжигом, которая позволяет получить сплошные эпитаксиальные пленки BaF2 с высотой микронеровностей Zcp не более Знм в отличие от других режимов роста на тех же подложках.

5. Обнаружено, что воздействие электронного пучка ДБЭ на ростовую поверхность CaF2 и PbSnTe в процессе МЛЭ приводит к одинаковому эффекту: резкому (от 30 до 150 нм) возрастанию высоты островков в зоне действия луча, которое невозможно объяснить только процессами радиолиза. Предложена качественная модель взаимодействия электронного пучка ДБЭ с поверхностью CaF2 и PbSnTe на основе стимулированного электронным пучком процесса массопереноса.

Практическая значимость работы:

1. Разработаны и оптимизированы технологические процессы получения гетероструктур CaF2 и BaF2/CaF2 на Si(100) в замкнутом технологическом цикле, которые вписываются в стандартные промышленные технологические маршруты, и имеют требуемые электрофизические параметры. Даны практические рекомендации по выбору режимов эпитаксии диэлектрических слоев.

2. Предложена технология многостадийной твердофазной эпитаксии (ТФЭ) для плёнок CaF2/Si(100), и BaF2/CaF2/Si(100), с высотой микронеровностей в 10 раз меньше, чем у пленок, полученных на аналогичных подложках при других режимах эпитаксии.

3. Предложена трёхстадийная методика роста слоев BaF2 на CaF2/Si(100) которая позволяет получить сплошные пленки BaF2 при сохранении морфологии с высотой микронеровностей Zcp не более Знм.

4. На основе изучения параметров выращенных тестовых структур Si/CaF2/Si(100) разработаны конструкции: ёмкостного переключателя для радиочастотных сигналов, емкостного датчика давления, высокочувствительного датчика теплового потока, а также предложен способ увеличения его быстродействия. Проведён анализ функционирования предложенного переключателя для ВЧ сигналов и получены выражения, необходимые для проектирования МЭМ переключателей с заданными характеристиками. Разработана конструкция интегрального многоэлементного фотоприёмного устройства на основе многослойной гетероэпитаксиальной структуры PbSnTe/BaF2/CaF2/Si (100).

Достоверность результатов работы подтверждается многократным проведением экспериментов с применением различных апробированных методик исследования, воспроизводимостью полученных результатов и соответствием результатов автора данным, полученным в работах других исследователей. Основные положения, выносимые на защиту:

1. Высокотемпературная эпитаксия CaF2 при температуре подложки 750°С на поверхности Si(100) с высотой микронеровностей Zcp порядка 0,6 нм обеспечивает получение сплошных плёнок с Zcp менее 2 нм.

2. На подложках Si(100) с высотой микронеровностей Zcp порядка 2,6 нм снижение температуры эпитаксии от 750С до 500С приводит к изменению формы

островков зарождения CaF2 с прямоугольной на треугольную, которая определяет форму островков зарождения последующих слоев BaF2 и СОТ. Средняя высота микронеровностей Zcp слоев CaF2, полученных на поверхности Si(100) с высотой микронеровностей Zcp порядка 2,6 нм, возрастает практически одинаково как в высокотемпературном, так и в низкотемпературном режиме роста, от 10 до 50 нм.

3. На поверхности Si(100) с высотой микронеровностей Zcp порядка 2,6 нм, метод многостадийной твердофазной эпитаксии (ТФЭ) позволяет получить сплошные пленки с высотой микронеровностей в 10 раз меньшей, чем у пленок, полученных на аналогичных подложках при температурах эпитаксии TS=500C и TS=750C. В структурах BaF2/CaF2/Si(100), полученных методом многостадийной ТФЭ, наличие в диэлектрическом слое дополнительной границы раздела не приводит к увеличению встроенного заряда.

4. Воздействие электронного пучка ДБЭ на ростовую поверхность CaF2 и PbSnTe в процессе МЛЭ приводит к деградации поверхности этих слоев в зоне действия луча: к изменению формы и возрастанию высоты островков более чем в 3 раза.

5. Трёхстадийная методика роста слоев BaF2 на CaF2/Si(100) позволяет получить сплошные пленки BaF2 при сохранении морфологии с высотой микронеровностей Zcp не более Знм в отличие от других режимов роста на тех же подложках. Трёхстадийная методика включает в себя комбинацию высокотемпературного осаждения при температуре подложки 750°С на начальной и завершающей стадиях роста и промежуточной стадии осаждения при TS=500C с отжигом.

Апробация работы. Результаты, полученные в данной работе, докладывались и обсуждались на 5 конференциях: Информатика и проблемы коммуникаций. Межд. н-т конференция/ Новосибирск 26 апреля 2002; II Всеросс. н-т дистанционная конференция «Электроника» Москва 17 ноября-11 декабря 2003; Научно-техническая конференция «Кремний-2004», Иркутск, 5-9 июля; Конф. аспирантов и молодых ученых:Труды X конф. по физике полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалов. - Владивосток: Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН, 2006; III междунар. научно-практическая конференция «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» 14-17.03. 2007, Санкт-Петербург, Россия.

Личный вклад соискателя в диссертационную работу заключался в участии в постановке задач, получении экспериментальных образцов, проведении экспериментов и обработке экспериментальных данных, обсуждении результатов, оформлении статей и патентов. Все приведённые в работе результаты получены лично автором, либо при его непосредственном участии.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 17 печатных работах, в том числе 8 статей (из которых 6 входят в перечень изданий, рекомендованных ВАК РФ), 5 работ в материалах научно-технических конференций, получено 4 патента РФ на изобретение.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и списка цитируемой литературы. Полный текст занимает 234

страницы машинописного текста, включая 64 рисунка, 31 таблицу и список литературы из 117 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационного исследования. Определены цели и основные задачи работы

Первая глава носит обзорный характер. Приведены особенности выращивания структур CaF2/Si и BaF2/CaF2/Si, а также СОТ. Анализ литературных данных показал, что большинство исследователей сконцентрировали свои усилия на изучении системы CaF2/Si(lll). Это объясняется тем, что CaF2(l 11) имеет меньшую (почти в два раза) поверхностную энергию и растёт на Si(lll) в более широком диапазоне температур с хорошим кристаллическим качеством. Рост CaF2 на Si(100) наблюдается в более узком температурном диапазоне и плёнки имеют фасетированную поверхность, что ухудшает кристаллическое качество последующего наращиваемого слоя кремния.

В промышленном производстве ИС используются кремниевые подложки ориентации (100). Это обусловлено как удобством скрайбирования, так и тем, что в структурах с ориентацией подложки (100) плотность поверхностных состояний оказывается почти на порядок меньше, чем в структурах с ориентацией (111). Кроме того, для реализации многослойных структур и структур «кремний на фториде» также более предпочтительными оказываются структуры с ориентацией (100), т.к. поверхностная энергия Si(lll) больше, чем CaF2(100), что приводит к грубой морфологии наращиваемого слоя кремния на подложке CaF2/Si(l 11), в то время как на CaF2/Si(100) кремний растет ламинарно. Как и для системы CaF2/Si(lll), для системы CaF2/Si(100) различают два основных режима роста пленок фторидов на поверхности Si: высокотемпературный (выше 600°С) и низкотемпературный рост (ниже 600°С). При высоких температурах на гетерогранице CaF2/Si возникает поверхностная химическая реакция, приводящая к диссоциации молекулы CaF2, в результате которой происходит десорбция атома фтора, а на гетерогранице образуется тройной слой F - Са - Si. Связь Са - Si , которую ряд авторов (Olmstead М.А., Klust A., Wollschlager J) называют сильной, обеспечивает двумерный рост слоев CaF2. Существует ограниченное число работ, посвящённых росту CaF2 на Si(100). Нам известна только одна работа [1], в которой авторы исследовали морфологию слоев CaF2 на подложках Si(100) и провели анализ химической связи CaF2 - Si (100) на начальной стадии зарождения и роста от 1 до 3 монослоев (МС) (0,5-1,5 нм). Но для практического применения в структурах «полупроводник на диэлектрике» необходимы сплошные более толстые пленки с толщиной несколько десятков монослоёв. Исследование морфологии поверхности и свойств толстых плёнок фторида кальция толщиной порядка десятков нм ни в одной работе проведено не было. Следовательно, для многослойных структур типа «кремний на диэлектрике» и «полупроводник на диэлектрике» необходимо разработать технологические процессы получения диэлектрических слоёв CaF2 и BaF2/CaF2 на Si(100), совместимых со стандартными технологическими процессами и обеспечивающих низкие (порядка 10й см"2) значения величин встроенного заряда, плотности поверхностных

состояний, высокие значения удельного сопротивления и поля пробоя изолятора (не менее 1013 ом см и 5 106 -107 В/см, соответственно) и хорошую морфологию поверхности (высота неоднородностей не более 10 нм). Использование в качестве буферных слоев фторидов ЩЗМ позволит получить на подложке Si(100) в замкнутом технологическом цикле по стандартной технологии практически любые полупроводниковые соединения групп А3В5, А2В6 и А4В6. Одним из наиболее перспективных материалов современной ИК оптоэлектроники являются модифицированные сплавы халькогенидов свинца, которые на Ва(ЮО) растут по двумерному механизму, в то время как на Ва(111) - по трёхмерному.

На основе сравнительного анализа КНИ - структур сделаны выводы, что структуры «кремний на фториде» (КНФ), полученные методом МЛЭ обладают достаточной механической, химической и термической стойкостью, не уступают по электрофизическим параметрам, существующим КНС, SIMOX, Smart Cut и DeleCut структурам, но имеют более низкую стоимость [2] и вписываются в стандартные технологические маршруты. На основе проведённого анализа литературных данных сформулированы основные цели и задачи исследования.

Во второй главе приводится описание технологической установки МЛЭ и методики контроля параметров эпитаксиальных структур, методов исследования электрофизических параметров и морфологии поверхности гетероструктур. Все исследуемые структуры были получены в двухмодульной установке МЛЭ «Ангара». Установка МЛЭ «Ангара» была разработана и изготовлена в ИФП СО РАН и включает в себя модуль эпитаксии полупроводников и диэлектриков, модуль эпитаксии полупроводниковых соединений, аналитический модуль, модуль загрузки-выгрузки и блок форвакуумной откачки. После стандартной химической обработки подложки Si(100) помещались в модуль роста диэлектрических слоев и кремния, где отжигалась при Ts = 900°С до получения от подложки кремния сверхструктуры (2x1) на экране дифрактометра, а затем температура подложки снижалась до ростовой Ts, открывалась заслонка молекулярного источника и осаждалась пленка Са¥г. Температура подложки, после предварительной калибровки по плавлению пленок металлов на поверхности кремния, контролировали по величине тока нагревательного элемента подложки. Морфология поверхности образцов исследовалась с помощью атомно-силового микроскопа (ACM) Solver Р47Н (производство фирмы NT-MDT г. Москва) в полуконтактном режиме. При обработке АСМ изображений нами использовались в зависимости от ситуации функции «Flatten correction ID» и «Flatten correction 2D». Для количественной характеристики АСМ изображений использовались такие параметры шероховатости изображения как средняя высота микронеровностей и средняя шероховатость поверхности изображения (average roughness). Электрофизические свойства плёнок CaF2/Si(100) и BaF2/CaF2/Si(100) оценивались методом высокочастотных C-V характеристик на частоте 1 МГц при комнатной температуре. Развертка напряжения производилась от обеднения к обогащению. Измерения C-V- характеристик плёнок CaF^/SiOOO) проводились с площадью контакта 7,854-10"3 см2. Измерения C-V- характеристик плёнок BaF2/CaF2/Si(100) проводились с использованием ртутного зонда с площадью

контакта 3-Ю"1 см2 и 3,7-104 см2. Удельное сопротивление образцов РЬЗпТс/ВаРуСаРз/Б] (100) оценивалось методом Ван-дер-Пау, подвижность и концентрация носителей с помощью эффекта Холла.

В третьей главе_приведены экспериментальные данные по исследованию: 1) морфологии поверхности структур СаР2/31(100) в зависимости от режимов роста, от морфологии нижележащего слоя, 2) влияния ДБЭ на морфологию фторида кальция в процессе роста, электрофизических параметров структур СаРг/Б^ЮО) и 81/СаР2/81(100), 3) предложены варианты использования эпитаксиальных структур СаР2/5)(Ю0) и 81/СаР2/81(100) в качестве основы для ёмкостного переключателя ВЧ сигналов, ёмкостного датчика давления и датчика теплового потока. 4) рассмотрены возможные конструкции данных датчиков и метод повышения быстродействия датчика теплового потока. Были получены эпитаксиальные слои СаР2 различной толщины на подложках 51(100) в низкотемпературном (Т5=500°С) и высокотемпературном режимах (Т5=750°С) роста. Технологические режимы роста слоев СаР2 образцов серии В приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 Технологические режимы роста слоев СаИг (серия В)

Номер образца Температура подложки, т5°с Эффективная толщина плёнки, нм гср. нм

В1 500 -30 -34

В7 500 -60 -10

В2 750 -30 -1,24

В9 750 -60 -1,62

В разделе 3.1 показано, что при низких температурах роста (Т5 ~ 500°С) формируются островки фторида кальция, имеющие в основании прямоугольник со сторонами, ориентированными вдоль направлений [110] и [ПО] длиной ~2 мкм, шириной ~1 мкм высотой порядка 34 нм при эффективной толщине плёнки 30 нм. Показано, что при увеличении толщины плёнки вдвое (до 60 нм) достигается полная коалесценция островков, средняя высота микронеровностей поверхности уменьшается в 3 раза и не превышает 10 нм. В отличие от низкотемпературного режима роста, для эпитаксиальных пленок СаР2, полученных при Т5=750°С, полная коалесценция островков наступает уже при толщине 30 нм. Прямоугольные (практически квадратные) островки роста высотой до 2 нм, шириной и длиной 100-150 нм, равномерно покрывают подложку 81(100). Стороны островков ориентированы вдоль направлений [110] и [ПО], средние значения высот микронеровностей поверхности порядка 1 нм, что сравнимо по порядку величины с исходной морфологией нижележащего слоя кремния. Показано, что при увеличении толщины слоя СаР2 вдвое (до 60 нм) средняя высота микронеровностей Ъ^ практически не изменяется и имеет значения на порядок меньшие, чем при низкотемпературном режиме роста.

Известно, что в многослойных структурах 81/СаР2/81 наблюдается тенденция ухудшения морфологии каждого последующего слоя по сравнению с морфологией нижележащего слоя. Снижение высоты микронеровностей поверхности СаР2/81(100) от 40 до 5 нм позволит существенно улучшить качество наращиваемого слоя 81, т.к. плохая морфология поверхности СаР2(100) является

причиной резкого увеличения размеров дефектов поверхности наращиваемого слоя и формирования в нём двойников [2]. Поэтому при росте последующего слоя фторида кальция на 31/СаР2/31( 100) возникают проблемы, связанные с наличием дефектов поверхности эпитаксиального слоя СаР2. Поскольку вид и свойства этих дефектов поверхности существенно зависят как от условий роста, так и от морфологии нижележащего слоя, то с целью выяснить влияние морфологии поверхности нижележащего слоя 81 на морфологию поверхности последующего слоя СаР2 были выращены без буферного слоя Э1 слои СаР2 на подложках $¡(100), имеющих среднюю высоту микронеровностей порядка 2,6 нм (образцы серии А). Технологические режимы роста слоёв СаР2 образцов серии А приведены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 Технологические режимы роста слоев CaF2(серия А)

Номер образца Температура подложки, TS°C Эффективная толщина плёнки, нм Zcp, нм

А49 750 -12 -9

А55 750 -200 -54

А51 500 -8 -15

А50 500 -25 -25

А52 500 -75 -45

Эпитаксиальные плёнки СаР2 различной толщины были получены в низкотемпературном (Т5=500°С) и высокотемпературном режимах (Тз=750°С) роста. Обнаружено, что в низкотемпературном (Т$=500°С) режиме роста среднее значение высоты микронеровносгей поверхности 2ср плёнок СаР2, полученных на подложках серии А, составляет 25 нм (рис. 1(6)), что по порядку величины совпадает с низкотемпературных плёнок аналогичной толщины, полученных на гладкой поверхности 81. В то время как форма островков имеет необычную для роста на 81(100) треугольную форму, одна из сторон треугольников ориентирована вдоль направления [110] (рис.1 а).

а) б)

Рис.1, а - АСМ изображение морфологии поверхности низкотемпературного образца А 50 CaF2/Si(100), б- статистическое распределение высот микронеровностей поверхности. Эффективная толщина 25 нм.

Известно, что треугольные островки роста CaF2 характерны для роста на поверхности кремния ориентации (111). Чтобы определить, не зависит ли

«треугольная» форма островков от толщины образца, были получены плёнки с эффективной толщиной 8 нм (почти в 3 раза меньшей) и 75 нм (в 3 раза большей). Эксперименты показали, что форма островков с изменением толщины плёнки не меняется. При этом с увеличением толщины слоя рост островков CaF2 происходит преимущественно за счёт нормальной компоненты скорости роста, а степень покрытия подложки практически не меняется. Наблюдается зарождение вторичных островков на поверхности уже имеющихся. При эффективной толщине плёнки порядка 75 нм, полной коалесценции островков ещё не происходит. Обнаружено, что с увеличением толщины эпитаксиального слоя CaF2 среднее значение высоты микронеровностей поверхности Zcp низкотемпературных плёнок, полученных на подложках серии А, возрастает, в отличие от Zcp низкотемпературных плёнок, полученных на подложках серии В. Шероховатость поверхности AZ также возрастает с увеличением толщины плёнки.

Известно, что в низкотемпературном режиме роста взаимодействие слоя CaF2 и Si осуществляется, в основном, через связь F - Si, и можно было бы ожидать, что треугольные островки имеют кристаллографическую ориентацию (111). Для выяснения причин появления островков треугольной формы были проведены электронографические исследования их кристаллической структуры в ИФП СО РАН. Исследования показали, что островки являются монокристаллическими и ориентированы по (100) в двойниковой позиции по отношению к подложке (100). Показано, что Zcp возрастает с увеличением толщины эпитаксиального слоя CaF2 практически одинаково, как в низкотемпературном, так и в высокотемпературном режимах роста. Но в отличие от низкотемпературной эпитаксии на подложках серии А, при высоких температурах роста (Ts ~ 750°С) формируются островки фторида кальция, имеющие в основании прямоугольник со сторонами, ориентированными вдоль направлений [110] и [110] высотой 8-10 нм и латеральными размерами порядка 200-300 нм при эффективной толщине плёнки -12 нм. При толщинах более 100 нм значения Zcp достигают 50-60 нм для любых температурных режимов. Это означает, что получение многослойных наноструктур CaF2-Si толщиной 10-15 нм при данных методах роста невозможно. Поэтому необходимо было найти такие методы получения монокристаллических многослойных структур, при которых значения Zcp каждого последующего слоя не превышают 5-6 нм.

Для этого разработана технология «многоступенчатой» твердофазной эпитаксии, которая позволила почти в 10 раз снизить высоту микронеровностей поверхности, снизить требования к морфологии поверхности нижележащего слоя (в том числе к подложке) и получить возможность формировать многослойные наноструктуры. Последовательное осаждение при комнатной температуре тонких (порядка 10-25 нм) слоёв CaF2 с последующим быстрым отжигом при 900°С позволило получить монокристаллические плёнки толщиной в десятки нм (65 нм) с Zcp не превышающим 6 нм (рис.2).

Одним из основных методов контроля технологического процесса в технологии МЛЭ является дифракция быстрых электронов (ДБЭ) на отражение. В отличие от комнатных, при ростовых температурах 500 - 750°С обнаружено сильное влияние пучка электронов дифрактометра на морфологию поверхности СаР2, что сильно модифицирует поверхность и затрудняет интерпретацию дифракционных картин.

Рис.2.Статистическое распределение высот микронеровностей поверхности образца А56 (ТФЭ) Толщина плёнки 65 нм.

Показано, что в области воздействия электронного луча размеры и форма островков претерпевают значительные изменения. Происходит трансформация формы островков от преимущественно плоских «треугольников», на поверхности которых имеются отдельные трехмерные образования, до объемных высоких куполообразных «торосов» с длиной основания 1-2 мкм и высотой до 100-200 нм. На рис.3 показана зависимость размеров морфологических дефектов от интенсивности воздействия

электронного луча поперёк полосы электронного сканирования.

Предложена качественная модель взаимодействия электронного пучка ДБЭ с поверхностью фторида кальция, приведены оценки, характеризующие воздействие электронного пучка на поверхность образца. Показано, что изменение формы и увеличение средней высоты островков объясняется не только явлением радиолиза, но и массопереносом молекул СаР2 под действием электронного пучка. Значительное отличие морфологии экспонированной электронами поверхности от не экспонированной приводит к выводу о неадекватности наблюдаемых в этом случае картин ДБЭ невозмущенной структуре поверхности фторида кальция.

Электрофизические параметры структур СаР2/81(100) (величина заряда в диэлектрике и плотность поверхностных состояний) оценивались методом высокочастотных С-У характеристик. Измерения высокочастотных С-У-характеристик проводились на частоте 1 МГц с площадью контакта 7,854-10"3 см"2 при комнатной температуре. Предложенный метод многостадийной твердофазной эпитаксии, по сравнению с другими режимами эпитаксии СаР2, обеспечивает минимальные значения плотности поверхностных состояний, которые не

120-

—,—,—,—,—,—,—,—,—.—(—,—,—.—,—,—( -0,5 0,0 0.5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 X, мм

Рис.3 Средняя высота микронеровностей в зависимости от положения исследуемых точек; 1 - для 1 го типа неоднородностей 2 - для 2 то типа неоднородностей

превышают (^5=0,43 Ш11 см"2. Структуры СаБз/Б^ЮО) удовлетворяют требованиям, предъявляемым к диэлектрикам в современном производстве, вписываются в стандартные промышленные технологические маршруты и имеют сопоставимые с промышленными КНИ структурами электрофизические параметры. Были получены методом молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) в замкнутом цикле тестовые структуры 81/СаР2/81(100) (КНФ). Толщина диэлектрика в КНФ структуре составляла 0,3 мкм, толщина эпитаксиального слоя кремния -0,1 мкм. Для оценки подвижности носителей в эпитаксиальном слое кремния на подложке СаР2/81(100) имплантацией ионов бора были сформированы тестовые резисторы. Энергия ионов составляла 30 кэВ, усреднённая по толщине проводящего слоя концентрация легирующей примеси в эпитаксиальном слое была порядка 1х1018 см"3. Интегральная удельная проводимость резистивного кремниевого слоя составила 32,93 (Ом см)"1. Используя усреднённые по толщине проводящего слоя значения проводимости и концентрации была сделана оценка подвижности дырок в слое кремния, которая при комнатной температуре составила 205,83 см2/(В с). КНФ структуры отличаются более низкой стоимостью и являются очень перспективными с точки зрения доступности исходного материала, резкого снижения числа технологических процессов в сочетании с максимальным использованием существующего стандартного технологического оборудования и техпроцессов.

Это позволило разработать конструкции и методы изготовления приборов на основе 81/СаР2/51( 100) структур. Были разработаны следующие конструкции: 1) ёмкостный датчик давления и 2) датчик теплового потока. Преимуществом этих конструкций является использование слоя СаР2, который снижает теплопроводность подложки, обеспечивает более гладкую поверхность эпитаксиального слоя монокристаллического кремния, является стоп-слоем при травлении и обеспечивает большую чувствительность датчика. Быстродействие теплового датчика обеспечивается способом, использующим прогиб мембраны под действием электрического поля, что позволяет добиться быстрого выравнивания температуры горячего и холодного спаев термопар. Ёмкостный датчик давления на структуре 81/СаР2/81 также использует прогиб мембраны и изменение емкости под действием давления. Рассмотрена возможность создания ёмкостного переключателя для радиочастотных сигналов, в котором в качестве диэлектрика предлагается использовать СаР2. Проведён анализ функционирования переключателя для ВЧ сигналов и получены выражения, необходимые для проектирования МЭМ переключателей с заданными характеристиками.

В четвёртой главе изложены результаты исследования морфологии поверхности структур ВаР2/СаР2/81(100) в зависимости от условий роста, а также результаты исследования влияния морфологии поверхности нижележащего слоя кремния на морфологию поверхности ВаР2. Приведены экспериментальные данные электрофизических свойств структур ВаР2/СаР2/31( ] 00). Предложена конструкция МФПУ ИК диапазона на основе эпитаксиальных структур РЬ8пТе/ВаР2/СаР2/81(100), приведены основные результаты исследования

превышают (233=0,43 10" см"2. Структуры СаР^КЮО) удовлетворяют требованиям, предъявляемым к диэлектрикам в современном производстве, вписываются в стандартные промышленные технологические маршруты и имеют сопоставимые с промышленными КНИ структурами электрофизические параметры. Были получены методом молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) в замкнутом цикле тестовые структуры 8ъСаР2/8К100) (КНФ). Толщина диэлектрика в КНФ структуре составляла 0,3 мкм, толщина эпитаксиального слоя кремния -0,1 мкм. Для оценки подвижности носителей в эпитаксиальном слое кремния на подложке СаР2/81(100) имплантацией ионов бора были сформированы тестовые резисторы. Энергия ионов составляла 30 кэВ, усреднённая по толщине проводящего слоя концентрация легирующей примеси в эпитаксиальном слое была порядка 1х1018 см"3. Интегральная удельная проводимость резистивного кремниевого слоя составила 32,93 (Ом см)"1. Используя усреднённые по толщине проводящего слоя значения проводимости и концентрации была сделана оценка подвижности дырок в слое кремния, которая при комнатной температуре составила 205,83 см"/(В с). КНФ структуры отличаются более низкой стоимостью и являются очень перспективными с точки зрения доступности исходного материала, резкого снижения числа технологических процессов в сочетании с максимальным использованием существующего стандартного технологического оборудования и техпроцессов.

Это позволило разработать конструкции и методы изготовления приборов на основе 81/СаР2/81(100) структур. Были разработаны следующие конструкции: 1) ёмкостный датчик давления и 2) датчик теплового потока. Преимуществом этих конструкций является использование слоя СаР2, который снижает теплопроводность подложки, обеспечивает более гладкую поверхность эпитаксиального слоя монокристаллического кремния, является стоп-слоем при травлении и обеспечивает большую чувствительность датчика. Быстродействие теплового датчика обеспечивается способом, использующим прогиб мембраны под действием электрического поля, что позволяет добиться быстрого выравнивания температуры горячего и холодного спаев термопар. Ёмкостный датчик давления на структуре 81/СаР2/81 также использует прогиб мембраны и изменение емкости под действием давления. Рассмотрена возможность создания ёмкостного переключателя для радиочастотных сигналов, в котором в качестве диэлектрика предлагается использовать СаБ2. Проведён анализ функционирования переключателя для ВЧ сигналов и получены выражения, необходимые для проектирования МЭМ переключателей с заданными характеристиками.

В четвёртой главе изложены результаты исследования морфологии поверхности структур ВаР2/СаР2/81(100) в зависимости от условий роста, а также результаты исследования влияния морфологии поверхности нижележащего слоя кремния на морфологию поверхности ВаР2. Приведены экспериментальные данные электрофизических свойств структур ВаР2/СаР?/81(100). Предложена конструкция МФПУ ИК диапазона на основе эпитаксиальных структур РЬ8пТе/ВаР2/СаР2/51(100), приведены основные результаты исследования

морфологии поверхности и электрофизических параметров структур PbSnTe/BaF2/CaF2/Si(100) в зависимости от условий роста. В разделе 4.1 изложены результаты исследования морфологии поверхности плёнок BaF2, выращенных на поверхности слоев CaF2/Si(100), осаждённых в низкотемпературном (TS=500°C) и высокотемпературном (TS=750°C) режимах роста. В образцах В8, BIO, В11 плёнки BaF2 выращивались на буферных слоях CaF2, осаждённых на Si(lOO) при одинаковых условиях (Ts = 500°С), и имеющих толщину порядка 15 нм. Режимы роста слоёв BaF2 на подложках CaF2/Si(100) варьировались с целью получения оптимальных режимов роста, обеспечивающих гладкую морфологию поверхности и хорошие электрофизические параметры. Технологические режимы роста слоёв BaF2 образцов В8, BIO, В11 приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 Технологические режимы роста слоёв BaF2.

Номер Температура подложки Эффективная толщина 2ср,

образца (ВаБ2), Т5°С плёнки, нм нм

Т5,=500"С -50

В8 Тотж=850 С

Т52=750°С -50 -8

Общая толщина плёнки 100

Тз1=750иС -25

Т52=500"С -50

BIO Тотж=850 С -3

Т83=750иС -150

Общая толщина плёнки 225

Т5,=500иС -75

В11 Тотж=850иС

Т52=650"С -150 -140

Общая толщина плёнки 225

Во всех случаях отжиг проводился при прерванном росте при температуре 850°С в течение 10 минут. Показано что, не смотря на низкотемпературный режим осаждения СаТ2, использование отжигов и высокотемпературного режима (Т5 = 750°С) на завершающей стадии роста ВаР2 приводит к получению гладкой поверхности с 7ср=8 нм (В8) и 2ср=3 нм (В10)(рис.4).

,# ■ ■ J

rim jA'.'t

pm эЩЖШВШШ

pm 5

012345678 nm

a) 6)

Рис.4. Образец BaF2/ CaF2/Si(100) BlO.a- 3D ACM изображение морфологии поверхности, б - статистическое распределение высот микронеровностей

В то же время рост ВаР2 на завершающей стадии роста при Т8=650°С приводит к незарастающей грубой морфологии поверхности с ZCp=140 нм и проколами практически до подложки.

В образцах В4, В5 и В6 плёнки ВаР2 выращивались на поверхности слоёв СаР2/8К100), осаждённых в высокотемпературном режиме при Т3=750°С, и имеющих толщину порядка 15 нм. Режимы роста слоёв ВаР2 образцов В4, В5, В6 приведены в таблице 4.2.

Таблица 4.2 Технологические режимы роста слоёв BaF2

Номер образца Температура подложки (ВаИ,), Т8°С Эффективная толщина плёнки, нм 7 нм

В4 Т$|=750иС -50 7

Общая толщина плёнки 50

В5 Т51=600°С -25

ТОтж=750иС

Т32=750иС -25 -9

Общая толщина плёнки -50

Тз1=600°С -100

В6 Общая толщина плёнки -100 -62

Обнаружено, что высокотемпературный рост CaF2 (TS=750°C) и последующий высокотемпературный рост BaF2 (Ts=750°C) (независимо от наличия отжигов) приводят к получению гладких плёнок (В4) с Zcp=7 нм, а рост BaF2 при TS=600°C приводит к появлению большого количества микроотверстий, именуемых в литературе pin-hole (рис.5). Сделан вывод, что завершающая стадия роста BaF2 независимо от температуры роста Ts CaF2 всегда должна быть не ниже TS=750°C.

В разделе 4.2 изложены результаты исследования влияния морфологии поверхности нижележащего слоя кремния на морфологию поверхности BaF2, изложены экспериментальные данные электрофизических свойств структур BaF2/CaF2/Si(100). С целью выяснения влияния морфологии нижележащего слоя Si на морфологию последующих слоёв BaF2 на CaF2/Si(100) осаждение фторидов производилось последовательно на поверхность Si(100), имеющего микронеровности поверхности до 3 нм, при TS=500°C (образец А42).

MPCounts

пт ут 60

а)

Рис. 5. Структура BaF2/ CaF2/Si(100)

10 20 30 40 50 60 70 пт

3D ACM изображение морфологии

поверхности; б - статистическое распределение высот микронеровностей.

Осаждение CaF2 при Ts =500°С и последующие осаждение BaF2 (Ts =500°С) (на CaF2/Si(100)) привело к сглаживанию поверхности. В тоже время АСМ показало резкое ухудшение морфологии и наличие треугольных островков, которые представляют собой практически «сросшееся плато». Экспериментально обнаружено, что в низкотемпературном режиме роста BaF2/CaF2/Si(100) на подложках с микронеровностями исходной поверхности кремния до 3 нм, форма зародышей BaF2 определяется на стадии роста фторида кальция, что приводит к появлению островков треугольной формы.

Необходимость получить гладкую поверхность BaF2 независимо от морфологии поверхности исходной подложки Si, или морфологии поверхности нижележащих слоев диэлектриков в многослойных структурах, привела к выбору ТФЭ в качестве основного метода роста. Именно поэтому при отработке процессов ТФЭ использовались подложки Si(100) без буферного слоя с Zcp=3 нм, на которых обычные методы дают самые низкие результаты. В образцах серии А41 CaF2 и BaF2 последовательно осаждались при комнатной температуре с последующими отжигами после каждого осаждения в течение 30 с при Ts ~ 900°С. Показано, что поверхность однородно покрыта микронеровностями в виде островков с латеральными размерами порядка 50-58 нм и средней высотой до 3 нм (рис.6), что по порядку величины сравнимо со средней высотой микронеровностей исходной подложки кремния. Сделан вывод о преимуществе многостадийного процесса ТФЭ для получения морфологически гладких плёнок BaF2/CaF2/Si(100).

С целью доказательства преимуществ процесса ТФЭ были проведены исследования С-У характеристик на структурах серии А41 и А42, полученных на подложках с грубой морфологией поверхности кремния.

статистическое распределение высот микронеровностей на поверхности образца А41.

Данные экспериментов приведены в таблице 4.3. Показано, что образцы, в которых оба диэлектрика получены методом ТФЭ (А41) имеют более высокие электрофизические параметры, чем образцы, в которых оба диэлектрика получены в низкотемпературном режиме (серии А42).

Наличие в диэлектрическом слое дополнительной границы раздела в структурах ВаР2/СаР2/81 (100), полученных методом ТФЭ, не приводит к увеличению встроенного заряда.

Таблица 4.3 Электрофизические параметры образцов A4I и А42 при гистерезисе

№ образца Тип структуры Толщины слоев (нм) OF, см"" Qss см'" AUfb (В)

А41 BaF,_/CaF2/Si(100) 17,5 (0,4-3)-10" -1,3-10" 1,75

А42 BaF2/CaF2/Si(100) 130 (2,2-6,7)10" 3,2-10" 8,89

Величина плотности поверхностных состояний и фиксированного заряда в диэлектрике в структурах, полученных методом ТФЭ, не превышает аналогичные параметры получаемые в таких промышленных структурах как Dele Cut, Smart Cut и SIMOX.

Как указывалось, наиболее перспективным является направление создания интегральных ФПУ на одном кристалле вместе со схемой обработки на Si. Для этого была разработана конструкция интегрального многоэлементного монолитного фотоприёмного устройства инфракрасного диапазона содержащего фоточувствительные элементы, выполненные в эпитаксиальном слое фоточувствительного полупроводника расположенного на диэлектрической подложке BaF2/CaF2/Si, и схему обработки, выполненную в эпитаксиальном слое Si, расположенном на диэлектрическом слое CaF2 расположенного на той же подложке (рис.7).При этом фоточувствительные элементы и мультиплексоры

сформированы в едином технологическом цикле на одной (планарной) стороне Si подложки.

Монокристаллический BaF2

хорошо подходит для Рис.7.Конструкция интегрального многоэлемент-ного эпитаксии PbSnTe вследствие фотоприёмного устройство инфракрасного диапазона: относительно малого

рассогласования параметров кристаллических решеток пленки и подложки (+4,2% между РЬТе и BaF2) и практически одинаковых значений коэффициентов термического расширения (КТР).

Для реализации разработанной конструкции ФПУ были получены тестовые гетероструктуры Pbo^Sn0.3Te/BaF2/CaF2/Si(100). Гетероструктуры были выращены в замкнутом технологическом цикле в двухмодульной установке молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) «Ангара», описанной в главе 2. Рост производился путем сублимации шихтового материала нужного состава при температурах подложки в диапазоне ~300-400°С при величине молекулярного потока PbSnTe, соответствующей скорости роста -1 мкм/час в низкотемпературном диапазоне. Температура источника теллура 300-350°С. Сразу же после начала роста PbSnTe

электронного пучка поверхность фторида кальция, может необратимо деградировать. Аналогичное явление было обнаружено под воздействием электронного пучка на поверхность РЬ8пТс/ВаР2/Сару51(100), приводящее к наличию характерных следов на поверхности РЬ5пТе, хорошо различимых визуально. Обнаружено, что под действием электронного пучка примерно в 3 раза возрастает высота морфологических микронеровностей поверхности СОТ относительно необлученной поверхности, меняется не только размер, но и форма морфологических микронеровностей. Оценки, характеризующие воздействие электронного пучка на поверхность образца, показывают, что энергии одного электрона 0,15 эВ может оказаться достаточно для отрыва одной молекулы, но недостаточно для её диссоциации. Показано, что в каждом отдельном случае нужно учитывать возможность полной десорбции эпитаксиальной плёнки под действием луча дифрактометра в зависимости от дозы луча и энергий связи, сублимации и диссоциации молекул поверхности.

Удельное сопротивление образцов оценивалось методом Ван-дер-Пау. Анализ полученных данных показал, что удельное сопротивление образцов зависит от температуры подложки. С увеличением температуры подложки Тб удельное сопротивление эпитаксиальных плёнок РЬБпТе возрастает. По нашему мнению, это связано с возникновением структурных и стехиометрических дефектов в слоях РЬ5пТе. Действительно, данные высокоразрешающей просвечивающей электронной микроскопии (ВРЭМ) свидетельствуют, что пленки РЬЗпТе монокристаллические, но содержат много структурных дефектов. Подвижность при комнатной температуре в образцах толщиной 1,5 мкм не превышает значения 400 см2/В с при концентрации носителей п = 2-Ю18 см 3, что свидетельствует о наличии структурных дефектов. С увеличением толщины эпитаксиальной плёнки наблюдается уменьшение удельного сопротивления и увеличение подвижности, что связано с улучшением кристаллической структуры пленки по мере удаления от интерфейса. Это согласуется с литературными данными о том, что с увеличением количества осаждённого на подложку материала концентрация прорастающих дислокаций в слоях халькогенидов свинца быстро уменьшается вследствие эффективного механизма аннигиляции деформаций.

Основные результаты и выводы работы.

1. Экспериментально показано, что при низкотемпературной эпитаксии (Т5=500С) на поверхности 51(100), имеющих среднюю высоту микронеровностей Zcp порядка 0,6 нм, с увеличением толщины эпитаксиального слоя вдвое средняя высота микронеровностей поверхности СаР2 уменьшается в 3.5 раза (от 35 нм до 10 нм), а при высокотемпературной эпитаксии (Т3=750°С) высота микронеровностей Zcp практически не изменяется с толщиной слоя и имеет значения на порядок меньшие, чем в низкотемпературном режиме роста.

2. Экспериментально обнаружено, что увеличение средней высоты микронеровностей исходной поверхности кремния от 0,6 до 2,6 нм приводит, в низкотемпературном режиме роста, к зарождению двойников СаР2 треугольной

формы. С ростом толщины слоя CaF2, полученного на поверхности кремния с высотой микронеровностей до 3 нм, средняя высота микронеровностей Zcp возрастает практически одинаково как в высокотемпературном, так и в низкотемпературном режимах роста, от 10 до 50 нм.

3. Экспериментально показано, что трёхстадийный процесс роста слоев BaF2 на CaF2/Si(100) при температуре подложки не ниже 750°С на начальной и завершающей стадиях роста и промежуточной стадией осаждения при Т$=500 С с отжигом обеспечивает получение сплошных слоев с Zcp не более 3 нм.

4. Экспериментально установлено, что воздействие электронного пучка дифрактометра на ростовую поверхность CaF2 и PbSnTe в процессе МЛЭ приводит к одинаковому эффекту: резкому (от 30 до 150 нм) возрастанию высоты островков в зоне действия луча, которое невозможно объяснить только процессами радиолиза. Предложена качественная модель взаимодействия электронного пучка ДБЭ с поверхностью CaF2 и PbSnTe на основе стимулированного электронным пучком процесса массопереноса.

5. Предложена технология многостадийной твердофазной эпитаксии, позволяющая получать на поверхности Si(100) с высотой микронеровностей Zcp порядка 2,6 нм, монокристаллические пленки CaF2 и BaF2 с высотой микронеровностей в 10 раз меньшей, чем у пленок, полученных на аналогичных подложках при других режимах эпитаксии.

6. Разработаны и оптимизированы технологические процессы получения гетероструктур CaF2 и BaF2/CaF2 на Si (100), которые имеют сопоставимые с промышленными (КНС и SIMOX) КНИ структурами электрофизические параметры. Экспериментально показано, что наличие в диэлектрическом слое дополнительной границы раздела в структурах BaF2/CaF2/Si (100), полученных методом многостадийной твердофазной эпитаксии, не приводит к увеличению встроенного заряда.

7. Разработан технологический процесс получения гетероструктуры PbSnTe/BaF2/CaF2 на Si (100) в замкнутом технологическом цикле. Экспериментально показано, что повышение температуры эпитаксии до реиспарения PbSnTe исключает отслаивание эпитаксиального слоя как при создании контактов, так и при температуре жидкого азота, а понижение температуры эпитаксии до 300-350 С обеспечивают требуемую морфологию и более высокие электрофизические параметры полученных слоев СОТ. На основе этого предлагается двухстадийный процесс получения полупроводниковых слоёв PbSnTe на BaF2/CaF2/Si (100) с повышением температуры эпитаксии (до реиспарения) на начальной стадии роста PbSnTe с последующим её понижением (до 300-350 С) на завершающей стадии роста.

8. На основе изучения параметров выращенных тестовых структур Si/CaF2/Si(100) разработаны конструкции: ёмкостного переключателя для радиочастотных сигналов, емкостного датчика давления, высокочувствительного датчика теплового потока, а также предложен способ увеличения его быстродействия. Проведён анализ функционирования предложенного переключателя для ВЧ сигналов и получены выражения, необходимые для

проектирования МЭМ переключателей с заданными характеристиками. Разработана конструкция интегрального многоэлементного фотоприёмного устройства на основе многослойной гетероэпитаксиальной структуры PbSnTe/BaF2/CaF2/Si (100).

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Величко A.A., Илюшин В.А, Филимонова Н.И. Влияние температурных режимов роста на морфологию поверхности плёнок CaF2/Si(100) полученных МЛЭ//Научный вестник НГТУ. -2007,- №3(28) Физика и математика. - С. 197-202.

2. Величко A.A., Илюшин В.А., Филимонова Н.И. Влияние микронеровностей поверхности подложки Si(100) на морфологию поверхности эпитаксиальных слоев CaF2 в низкотемпературном режиме роста// Научный вестник НГТУ. - 2010. - № 3(40) -С.111-118.

3. Величко A.A., Илюшин В.А, Остертак Д.И., Пейсахович Ю.Г., Филимонова Н.И. Влияние электронного пучка дифрактометра быстрых электронов на морфологию поверхности гетероструктур СаР2/51(100)//Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. - 2007,- №8-С.1-9.

4. Патент РФ на изобретение № 2242728. МПК7 G01K 7/02. Датчик теплового потока/Величко A.A., Илюшин В.А, Филимонова Н.И. Заявлено 08.01.2003, 0публ.20.12.2004, Бюл.№35.

5. Патент РФ на изобретение № 2251087. МПК7 G01L 9/12. Ёмкостный датчик давления/Величко A.A., Илюшин В.А, Филимонова Н.И. Заявлено 09.06.2003, Опубл. 27.04.2005, Бюл.№12.

6. Патент РФ на изобретение № 2274839. МПК G01K 17/00, H01L 35/00. Способ измерения малых переменных тепловых потоков/Величко A.A., Илюшин В.А, Драгунов В.П., Филимонова Н.И. Заявлено 13.04.2004, 0публ.20.04.2006, Бюл.№11.

7. Патент РФ на изобретение № 2278446. H01L 27/14. Интегральное многоэлементное фотоприёмное устройство инфракрасного диапазона/ Величко A.A., Илюшин В.А, Филимонова Н.И., Шумский В.Н., Климов А.Э., Супрун С.П. Заявлено 16.11.2004, 0публ.20.06.2006, Бюл.№17.

8. Драгунов В.П., Филимонова Н.И. МЭМ переключатель для ВЧ сигналов//Научный вестник НГТУ. - 2006.-№2(23) Физика и математика. - С. 159166.

9. Величко A.A., Илюшин В.А, Филимонова Н.И., Остертак Д.И. Влияние температурных режимов роста на морфологию поверхности многослойных структур PbSnTe/BaF2/CaF2/Si(100), полученных методом молекулярно-лучевой эпитаксии//Научный вестник НГТУ. -2006.-№4(25) Физика и математика. - С. 131138.

10. Борыняк Л.А. Величко A.A., Илюшин В.А, Остертак Д.И., Пейсахович Ю.Г., Филимонова Н.И. Влияние электронного пучка на морфологию поверхности пленок свинец-олово-теллур в процессе МЛЭ//Микроэлектроника - 2008.- т.37, №3, - С. 1-12.

11. Величко A.A., Илюшин В.А, Филимонова Н.И., Антонова И.В. Влияние режимов молекулярно-лучевой эпитаксии на морфологию поверхности и электрофизические параметры структур В aF2/CaF2/S i (100)//Сбор ни к научных трудов НГТУ. - 2005.- № 4(42), - С.77-82.

12. Величко A.A., Илюшин В.А, Остертак Д.И., Филимонова Н.И. Морфологическая перестройка поверхности плёнки CaF2(100) под действием электронного пучка дифрактометра//Сборник научных статей «Современные проблемы геодезии и оптика».- Новосибирск: СГГА, 2006 - С.50-53.

13. Величко A.A., Илюшин В.А, Филимонова Н.И., Шиллер О.В. Тензодатчики на КНИ структурах Si/CaF2/Si(100)//C6opHHK научных статей «Современные проблемы геодезии и оптика» - Новосибирск: СГГА, - 2006 - С.105-108.

14. Остертак Д.И., Величко A.A., Илюшин В.А., Филимонова Н.И Влияние дифракции быстрых электронов на морфологию поверхности структур CaF2/Si(] 00)//Конф. аспирантов и молодых ученых: Труды X конф. по физике полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалов. - Владивосток: Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН, 2006. - С.340.

15. Величко A.A., Илюшин В.А., Резников И.Н., Филимонова Н.И. Быстродействующий датчик теплового потока // Информатика и проблемы коммуникаций. Материалы международной научно-технической конференции -Новосибирск 26 апреля 2002,-Новосибирск:2002,- С.156-157.

16. Величко A.A., Илюшин В.А, Филимонова Н.И., Неизвестный И.Г., Климов А.Э., Супрун С.П., Шумский В.Н. Исследование свойств плёнок PbSnTe, выращенных на кремнии через буферные слои BaF2/CaF2/II Всеросс. н-т дистанционная конференция «Электроника» Москва 17 ноября-11 декабря 2003 www.mocnit.miee.ru/conf/

17. Величко A.A., Борыняк Л.А., Илюшин В.А, Филимонова Н.И., Остертак Д.И. Создание матричного интегрального фотоприёмного устройства на основе PbSnTe/BaF2/CaF2/Si(100yiII международная научно-практическая конференция «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности». Сборник трудов. - Санкт-Петербург, 14-17.03. 2007.- Санкт-Петербург: Изд-во Политехнического университета, 2007 -Т.8 - С.57-60.

Список цитируемой литературы:

1. L.Pasquali, S.M. Suturin, V.P. Ulin, N.S. Sokolov, G.Selvaggi, A. Giglia, N. Mahne, M. Pedio, S. Nannarone Calcium fluoride on Si(001): Adsorption mechanisms and epitaxial growth modes //Phys.Rev. В - 2005.-v.72, -P.045448-1-15.

2. Величко A.A. Разработка технологии оптоэлектронных ИС на гетероструктурах полупроводник - (Ca,Sr,Ba)F2 - полупроводник: Диссертация на соискание ученой степени доктора наук - Новосибирск, - 1999.-372 с.

Отпечатано в типографии Новосибирского Государственного технического университета 630092, г.Новосибирск, пр. К. Маркса, 20, Тел./факс (383) 346-08-57 Формат 60 х 84/16. Объем 1,5 п.л. Тираж 110 экз. Заказ 302. Подписано в печать 06.05.2011 г.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ И

ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1 МО ЛЕКУЛЯРНО-ЛУЧЕВАЯ ЭПИТАКСИЯ 14 ГЕТЕРОСТРУКТУР ПОЛУПРОВОДНИК НА ДИЭЛЕКТРИКЕ (ПНИ) (Обзор литературы)

1 Гетероэпитаксия фторидов ЩЗМ на кремнии.

1.1 Гетероэпитаксия СаР2 на (111).

1.1.2 Гетероэпитаксия СаР2 на 81 (100).

1.1.3 Высокотемпературный интерфейс СаР2/81(001)

1.1.4 Низкотемпературный интерфейс СаР2/81(001)

1.2 МЛЭ структур 81/СаР2/81(100)

1.3 Гетероэпитаксия ВаР2 на СаР2/81 (100).

1.4 Гетероэпитаксия РЬ8пТе на ВаР2/СаР2/81 (100).

1.4.1 Основные свойства твердых растворов на основе РЬТе и 36 8пТе

1.4.2 Эпитаксиальные методы роста соединений А4Вб. МЛЭ соединений А4В

1.4.3 Рост РЬ8пТе на ВаР

1.4.4 Рост А4Вб на кремнии

1.4.5 Рост А4В6 на ВаР2/СаР2/81(111).

1.4.6 Рост А4В6 на ВаР2/СаР2/81(100) 54 Выводы и постановка задачи

Глава 2 МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

2.1 Установка молекулярно-лучевой эпитаксии

2.2 Молекулярные источники

2.3 Предэпитаксиальная подготовка подложек.

2.4 Технологические процессы роста структур СаР2 и

BaF2/CaF2. Физические основы процесса МЛЭ 4.

2.5 Технологические процессы роста структур 72 PbSnTe/BaF2/CaF2/Si( 100)

2.6 Методика исследования поверхности методом АСМ

2.7 Измерение электрофизических параметров структур. 80 Вольт-фарадные характеристики.

Глава 3 МОЛЕКУЛЯРНО-ЛУЧЕВАЯ ЭПИТАКСИЯ СЛОЕВ 83 CaF2 НА Si(100) ДЛЯ КНИ СТРУКТУР

3.1 Влияние температуры осаждения Ts на морфологию 85 пленок CaF2.

3.1.1 Низкотемпературный рост Ts=500°C

3.1.2 Высокотемпературный рост Ts=750°C

3.2 Влияние микроморфологии поверхности Si(100) на 92 процессы зарождения, роста и морфологию поверхности CaF2.

3.2.1 Процессы эпитаксии CaF2 при низких температурах Ts = 93 500°С (серия А)

3.2.2 Процессы эпитаксии CaF2 при высоких температурах Ts = 100 750°С.(серия А)

3.2.3 Твердофазная эпитаксия CaF2/Si (100).

3.3 Влияние электронного пучка дифрактометра на 109 морфологию поверхности CaF2/Si(100)

3.4 Электрофизические параметры структур CaF2/Si (100)

3.5 Электрофизические параметры тестовых структур 121 Si/CaF2/Si(100).

3.6 Конструкции приборов на основе структур CaF2/Si(100) и 124 Si/CaF2/Si(100).

3.6.1 МЭМ переключатель для ВЧ сигналов

3.6.2 Высокочувствительный датчик теплового потока на 132 основе структуры CaF2/Si(100) и способ повышения его быстродействия

3.6.3 Конструкция ёмкостного датчика давления на Si/CaF2/Si. 138 Основные результаты III главы

Глава 4 МОЛЕКУЛЯРНО - ЛУЧЕВАЯ ЭПИТАКСИЯ СЛОЕВ 145 BaF2/CaF2 НА Si(100) И СТРУКТУР PbSnTe/BaF2/CaF2/Si(100)

4.1 Влияние температуры осаждения Ts на морфологию 147 пленок BaF2 на CaF2/Si(100)

4.2 Влияние микронеровностей поверхности подложки Si( 100) 164 на морфологию поверхности слоев BaF2 на CaF2/Si(100)

4.2.1 Твердофазная эпитаксия BaF2/CaF2/Si(100) структур

4.2.2 Электрофизические параметры структур 174 BaF2/CaF2/Si(100).

4.3 Влияние температурных режимов роста на свойства 180 структур PbSnTe/BaF2/CaF2/Si( 100).

4.4 Влияние электронного пучка дифрактометра на 198 морфологию поверхности PbSnTe/BaF2/CaF2/Si(100).

4.5 Электрофизические свойства структур 207 PbSnTe/BaF2/CaF2/Si(100) и интегральное многоэлементное фотоприёмное устройство ИК диапазона на основе структуры PbSnTe/BaF2/CaF2/Si(100). Основные результаты IV главы

Одним из перспективных направлений развития современной микро - и наноэлектроники является создание приборов и структур «полупроводник на изоляторе» (ПНИ), в том числе «кремний на изоляторе» (КНИ). Технология приборов на основе КНИ и ПНИ структур и широкозонных подложек, таких как сапфир (КНС) карбид кремния, алмаз, нитриды галлия и алюминия, составляют основу «экстремальной электроники», функционирующей в условиях высоких (250-1000°С) температур уровней радиационных воздействий, для эксплуатации в системах с повышенными значениями показателей «напряжение - плотность тока» и «мощность — частота». Интегральные микросхемы (ИС), сформированные на КНИ структурах, характеризуются высокими экономическими показателями, низким энергопотреблением, повышенной надёжностью, радиационной стойкостью, увеличением быстродействия, расширением рабочего температурного диапазона [1]. На базе КНИ - технологий возможна реализациям плотности упаковки порядка 10-100 млн. элемен./крист., максимальной рабочей частоты до 1,5 ГГц, быстродействия микропроцессоров до 10-100 млн. опер./сек [2].

Существует ряд методов формирования КНИ структур. К настоящему времени уровня промышленной технологии кроме КНС достигли два новых метода создания структур КНИ: SIMOX и Smart Cut.

На сегодняшний день главным сдерживающим фактором для массового производства КНИ структур и приборов на их основе является их высокая стоимость и низкое качество диэлектрического слоя и, как следствие, слоев полупроводников, выращенных на них.

Применение новых материалов и разработка новых технологий структур «полупроводник на диэлектрике» приведёт к снижению их стоимости и улучшению электрофизических параметров структур и приборов на их основе.

Использование слоев CaF2 в качестве эпитаксиального изолирующего слоя позволяет получать структуры КНИ высокого качества, а диэлектрические слои переменного состава (Ca,Ba)F2 являются хорошей подложкой для последующего роста высококачественных слоев кремния, халькогенидов свинца и CdTe, поскольку механические напряжения в такой структуре отсутствуют [3].

Сегодня слои PbSnTe выращивают преимущественно на монокристаллическом BaF2(lll) [4-5], однако в этом случае невозможно создать ФПУ на одном кристалле вместе со схемой обработки, что приводит к гибридной конструкции ФПУ, обладающей очевидными недостатками.

Монолитная конструкция ФПУ возможна при использовании кремниевых подложек, но, выращивание PbSe [6], и РЬТе непосредственно на Si,приводит к плохой адгезии, низкому структурному совершенству и плохой морфологии слоев PbSnTe, и поэтому выращивание слоев PbSnTe с высоким структурным качеством осуществляют на положках Si(lll) при использовании в качестве буферных слоев BaF2/CaF2.

Использование диэлектрического буферного слоя позволяет кроме согласования узкозонного полупроводника с кремниевой подложкой обеспечить электрическую изоляцию ФПУ и схемы обработки сигнала, снизить плотность дефектов в эпитаксиальной плёнке и повысить радиационную стойкость.

Но в промышленном производстве ИС используются кремниевые подложки ориентации (100). Это обусловлено как удобством скрайбирования, так и тем, что в структурах с ориентацией подложки (100) плотность поверхностных состояний оказывается почти на порядок меныйе, чем в структурах с ориентацией (111), а также более низкими токами утечек и поверхностными утечками по боковым граням мезаструктур в случае использования подложек (100).

Использование подложек Si(100) более перспективно, поскольку в структурах PbSnTe/(Ba,Ca)F2/Si с ориентацией подложки (100) плотность поверхностных состояний и встроенный заряд оказывается почти на порядок меньше, чем в структурах с ориентацией (111), в них существенно более низкие значения токов утечки по боковым граням мезаструктур и существенно улучшается морфология слоев PbSnTe.

Актуальность данной работы определяется необходимостью комплексного исследования возможности получения структур Si/CaF2/Si(100) и PbSnTe/BaF2/CaF2/Si(100) с целью создания как монолитных интегральных ИКМФПУ.

Поэтому целью диссертационной работы является экспериментальное исследование условий формирования и роста диэлектрических буферных слоев CaF2/Si(100), BaF2/CaF2/Si(100) и оптимизация технологических процессов их получения для ПНИ структур Si/CaF2/Si(100), PbSnTe/BaF2/CaF2/Si(100) методом МЛЭ. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Исследовать влияние технологических режимов на процессы роста и особенности формирования морфологии слоев CaF2 и BaF2/CaF2 на Si (100).

2. Изучить влияние микроморфологии поверхности кремниевых слоев на процессы зарождения, роста и формирования морфологии последующих слоев CaF2 и BaF2 на Si(100).

3. Получить тестовые полупроводниковые слои PbSnTe на буферных диэлектрических слоях BaF2/CaF2/Si (100) методом МЛЭ в замкнутом технологическом цикле и определить электрофизические параметры полученных тестовых структур.

4. Исследовать влияние электронного пучка дифактометра на морфологию поверхности пленок CaF2/Si и PbSnTe в процессе МЛЭ.

5. Разработать конструкции приборов на структурах Si/CaF2/Si(100) и PbSnTe/BaF2/CaF2/Si(100).

Все исследуемые структуры были получены в двухмодульной установке МЛЭ «Ангара». Морфология поверхности образцов исследовалась с помощью атомно-силового микроскопа (ACM) Solver Р47Н (производство фирмы NT-MDT г. Москва) в полу контактном режиме. При обработке АСМ изображений нами использовались в зависимости от ситуации функции «Flatten correction ID» и «Flatten correction 2D». Для количественной характеристики ACM изображений использовались такие параметры шероховатости изображения как средняя высота микронеровностей и средняя шероховатость поверхности изображения (average roughness).

Электрофизические свойства плёнок CaF2/Si(100) и BaF2/CaF2/Si(100) оценивались методом высокочастотных C-V характеристик на частоте 1 МГц, при комнатной температуре. Развертка напряжения производилась от обеднения к обогащению. Измерения C-V- характеристик плёнок CaF2/Si(100) проводились с площадью контакта 7,854-10~3 см2. Измерения С-V- характеристик плёнок BaF2/CaF2/Si(100) проводились с использованием ртутного зонда с площадью контакта 3-10"4 см"2 и 3,7-10"4 см"2.

Удельное сопротивление образцов PbSnTe/BaF2/CaF2/Si(100) оценивалось методом Ван-дер-Пау, подвижность и концентрация носителей с помощью эффекта Холла.

В третьей главе представлены экспериментальные данные по исследованию:

• морфологии поверхности структур CaF2/Si(100) от режимов роста, от морфологии нижележащего слоя [3.1-3.2],

• влияния ДБЭ на морфологию фторида кальция в процессе роста, [3.3]

• электрофизических параметров структур CaF2/Si(100) и Si/CaF2/Si(100) [3.4-3.5],

• предложены варианты использования эпитаксиальных структур CaF2/Si(100) и Si/CaF2/Si(100) в качестве основы для ёмкостного переключателя ВЧ сигналов [3.6.1], ёмкостного датчика давления [3.6.3] и датчика теплового потока [3.6.2], рассмотрены возможные конструкции данных датчиков и метод повышения быстродействия датчика теплового потока.

В четвёртой главе изложены результаты исследования морфологии поверхности структур BaF2/CaF2/Si(100) в зависимости от условий роста [4.1], а также результаты исследования влияния морфологии поверхности нижележащего слоя кремния на морфологию поверхности Ва¥2 [4.2]. Приведены экспериментальные данные электрофизических свойств структур ВаР2/СаР2/81( 100) [4.2.2]. Изложены результаты исследования морфологии поверхности структур РЬ8пТе/ВаР2/СаР2/81(100) [4.3], влияния ДБЭ на морфологию РЬБпТе в процессе роста, [4.4] и электрофизических параметров структур РЬ8пТе/ВаР2/СаР2/81(100)[4.5]. Предложена конструкция МФПУ ИК диапазона на основе гетероэпитаксиальной структуры РЬ8пТе/ВаР2/СаР2/81(100)[4.5].

Научная новизна работы заключается в том, что:

1. Выявлено, что при высокотемпературной эпитаксии (Т5=750°С) СаР2 на поверхности 81 (100) с высотой микронеровностей Zcp порядка 0,6 нм с увеличением толщины эпитаксиального слоя средняя высота микронеровностей поверхности СаР2 практически не изменяется и имеет значения на порядок меньшие, в отличие от низкотемпературного режима роста (Т8=500°С).

2. Установлено, что увеличение средней высоты микронеровностей поверхности 81(100) от 0,6 до 2,6 нм приводит в низкотемпературном режиме роста (Т5=500°С) к зарождению островков СаР2 и ВаР2 треугольной формы, ориентированных в двойниковой позиции по отношению к 81(100) в отличие от высокотемпературной эпитаксии (Т8=750°С).

3. Предложен метод многостадийной твердофазной эпитаксии (ТФЭ) СаР2 и ВаР2 на поверхности 81(100) с Zcp порядка 2,6 нм, заключающийся в многократных последовательных осаждениях при комнатной температуре слоёв толщиной менее 25 нм с последующим быстрым отжигом при прерванном росте в течение 30 секунд при Т5 = 900°С, позволяющий получать монокристаллические пленки с высотой микронеровностей в 10 раз меньшей, чем у пленок, полученных на аналогичных подложках при других режимах эпитаксии.

4. Предложена трёхстадийная методика роста слоев ВаР2 на СаР2/81(100), состоящая из процессов эпитаксии при температуре подложки 750°С на начальной и завершающей стадиях роста и промежуточной стадии осаждения при Ts=500 С с отжигом, которая позволяет получить сплошные эпитаксиальные пленки BaF2 с высотой микронеровностей Zcp не более Знм в отличие от других режимов роста на тех же подложках. 5. Обнаружено, что воздействие электронного пучка ДБЭ на ростовую поверхность CaF2 и PbSnTe в процессе МЛЭ приводит к одинаковому эффекту: резкому (от 30 до 150 нм) возрастанию высоты островков в зоне действия луча, которое невозможно объяснить только процессами радиолиза. Предложена качественная модель взаимодействия электронного пучка ДБЭ с поверхностью CaF2 и PbSnTe на основе стимулированного электронным пучком процесса массопереноса. Основные положения, выносимые на защиту:

1. Высокотемпературная эпитаксия CaF2 при температуре подложки 750°С на поверхности Si(100) с высотой микронеровностей Zcp порядка 0,6 нм обеспечивает получение сплошных плёнок с Zcp менее 2 нм.

2. На подложках Si(100) с высотой микронеровностей Zcp порядка 2,6 нм снижение температуры эпитаксии от 750 С до 500 С приводит к изменению формы островков зарождения CaF2 с прямоугольной на треугольную, которая определяет форму островков зарождения последующих слоев BaF2 и СОТ. Средняя высота микронеровностей Zcp слоев CaF2, полученных на поверхности Si(100) с высотой микронеровностей Zcp порядка 2,6 нм, возрастает практически одинаково как в высокотемпературном, так и в низкотемпературном режиме роста, от 10 до 50 нм.

3. На поверхности Si(100) с высотой микронеровностей Zcp порядка 2,6 нм, метод многостадийной твердофазной эпитаксии (ТФЭ) позволяет получить сплошные пленки с высотой микронеровностей в 10 раз меньшей, чем у пленок, полученных на аналогичных подложках при температурах эпитаксии Ts=500 С и Ts=750 С. В структурах BaF2/CaF2/Si (100), полученных методом многостадийной ТФЭ, наличие в диэлектрическом слое дополнительной границы раздела не приводит к увеличению встроенного заряда.

4. Воздействие электронного пучка ДБЭ на ростовую поверхность CaF2 и PbSnTe в процессе МЛЭ приводит к деградации поверхности этих слоёв в зоне действия луча: к изменению формы и возрастанию высоты островков более чем в 3 раза.

5. Трёхстадийная методика роста слоев ВаР2 на СаР2/81(100) позволяет получить сплошные пленки ВаР2 при сохранении морфологии с высотой микронеровностей Zcp не более Знм в отличие от других режимов роста на тех же подложках. Трёхстадийная методика включает в себя комбинацию высокотемпературного осаждения при температуре подложки 750°С на начальной и завершающей стадиях роста и промежуточной стадии осаждения при Т8=500 С с отжигом.

Практическая ценность полученных результатов заключается в том, что:

1. Разработаны и оптимизированы технологические процессы получения гетероструктур СаБ2 и ВаР2/СаР2 на 81 (100) в замкнутом технологическом цикле, которые вписываются в стандартные промышленные технологические маршруты, и имеют требуемые электрофизические параметры. Даны практические рекомендации по выбору режимов эпитаксии диэлектрических слоев.

2. Предложена технология многостадийной твердофазной эпитаксии (ТФЭ) для плёнок СаР2/81(100), и ВаР2/СаР2/81(100), с высотой микронеровностей в 10 раз меньше, чем у пленок, полученных на аналогичных подложках при других режимах эпитаксии.

3. Предложена трёхстадийная методика роста слоев ВаР2 на СаР2/81(100) которая позволяет получить сплошные пленки ВаР2 при сохранении морфологии с высотой микронеровностей Zcp не более Знм.

4. На основе изучения параметров выращенных тестовых структур 81/СаР2/81(100) разработаны конструкции: ёмкостного переключателя для радиочастотных сигналов, емкостного датчика давления, высокочувствительного датчика теплового потока, а также предложен способ увеличения его быстродействия. Проведён анализ функционирования предложенного переключателя для ВЧ сигналов и получены выражения, необходимые для проектирования МЭМ переключателей с заданными характеристиками. Разработана конструкция интегрального многоэлементного фотоприёмного устройства на основе многослойной гетероэпитаксиальной структуры РЬ8пТе/Ва1УСаР2/81 (100).

Результаты, полученные в данной работе, докладывались и обсуждались на конференциях: Информатика и проблемы коммуникаций. Межд. н-т конференция/ Новосибирск 26 апреля 2002; II Всеросс. н-т дистанционная конференция «Электроника» Москва 17 ноября-11 декабря 2003; Научно-техническая конференция «Кремний-2004», Иркутск, 5-9 июля; Конф. аспирантов и молодых ученых: Труды X конф. по физике полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалов. — Владивосток: Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН, 2006.

Основные результаты исследований, приведённых в данной диссертации, опубликованы в [86-90], [92-97]. [107-112] и апробированы на конференциях: Информатика и проблемы коммуникаций. Межд. н-т конференция/ Новосибирск 26 апреля 2002; II Всеросс. н-т дистанционная конференция «Электроника» Москва 17 ноября-11 декабря 2003; Научно-техническая конференция «Кремний-2004», Иркутск, 5-9 июля; Конф. аспирантов и молодых ученых: Труды X конф. по физике полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалов. - Владивосток: Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН, 2006; III междунар.научно-практическая конференция «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» 14-17.03. 2007, Санкт-Петербург, Россия.

Диссертационная работа выполнена на кафедре полупроводниковых приборов и микроэлектроники Новосибирского государственного технического университета. Выращивание эпитаксиальных структур проводилось совместно с к.т.н. Илюшиным В.А. Часть измерений электрофизических параметров диэлектрических слоев было проведено совместно с д.ф.-м.н. Антоновой И.В. в Институте физики полупроводников СО РАН. Исследования кристаллографической структуры CaF2/Si (100) и PbSnTe/BaF2/CaF2/Si(100) были проведены в лаборатории ИФП СО РАН к.ф.-м.н Гутаковским А.К. Часть исследования морфологии поверхности слоев методом АСМ были проведены совместно с Остертаком Д.И.

Личный вклад автора в диссертационную работу определяется общей формулировкой и обоснованием целей и задач исследований, выбором методов их решения. Лично автором предложена технология многостадийной твердофазной эпитаксии. Автор принимал непосредственное участие в проведении экспериментальных работ, оформлении статей и патентов. Автором сделаны оценки чувствительности предложенных датчиков теплового потока и давления на структурах Si/CaF2/Si, проведен анализ функционирования предложенного ёмкостного переключателя ВЧ сигналов и получены выражения, необходимые для проектирования МЭМ переключателей с заданными характеристиками. Лично автором предложен трёхстадийный процесс роста слоев BaF2 на CaF2/Si(100) обеспечивающий получение сплошных диэлектрических слоёв с хорошей адгезией и морфологией. Автором сделаны оценки характеризующие воздействие электронного пучка на поверхность образцов CaF2/Si и PbSnTe в процессе МЛЭ.

Автором лично проводилась основная часть исследований морфологии поверхности диэлектрических и полупроводниковых слоев и их электрофизических параметров (C-V-характеристик, проводимости и эффекта Холла). Автору принадлежит также обработка, анализ и интерпретация полученных результатов.

Благодарности

Свою искреннюю признательность я выражаю своему научному руководителю д.т.н., проф. Величко A.A. за огромную поддержку и помощь при написании работы. За внимание к работе и поддержку в проведении исследований выражаю искреннюю благодарность и признательность, д.ф.-м.н., г.н.с. ИФП СО РАН Шумскому В.Н.

Выражаю искреннюю признательность и благодарность за огромную помощь при выращивании эпитаксиальных структур и обсуждение результатов к.т.н. доценту кафедры 1111 и МЭ Илюшину В.А., за проведение кристаллографических исследований и обсуждение результатов к. ф-м.н. г.н.с. ИФП СО РАН Гутаковскому А.К., за помощь в проведении измерений электрофизических параметров BaF2/CaF2/Si (100) структур и обсуждение результатов д. ф-м.н. ИФП СО РАН Антоновой И.В., за помощь в проведении исследований морфологии поверхности части образцов к.т.н. Остертаку Д.И.

Приношу свою признательность за помощь при написании работы, обсуждения результатов и ценные советы д.т.н. профессору Драгунову В.П. и д.ф.-м.н. профессору Пейсаховичу Ю.Г.

Выражаю свою искреннюю благодарность всем сотрудникам каф. ППиМЭ, и лично зав. кафедры ППиМЭ д. ф.-м.н профессору Гайслеру В.А., которые неоднократно обсуждали результаты данной работы на научных семинарах и давали ценные и полезные советы.

Заключение

1. 1 Мордкович В.Н. Структуры «кремний на изоляторе» перспективный материал микроэлектроники. // Материалы электронной техники- 1998- №2. -с.4-7.

2. Кравченко В.М., Будько М.С. Современное состояние КНД технологии. // Зарубежная электронная техника 1989 - с.З.

3. Tiwari N., Floeder W., Blunier S., Zogg H., and Weibel H. Molecular beam epitaxial growth of (100) oriented CdTe on Si(100) using BaF2 CaF2 as buffer. //-Appl. Phys. Lett. - 1990 - V. 57(11) - p. 1108 - 1110

4. Maissen C., Masek J., Zogg H., Blunier S. Photovoltaic infrared sensor in Heteroepitaxial PbTe on Si. // Appl. Phys. Lett. 1988 - V. 53(17) - p. 1608-1610 .

5. Zogg, H. MajerP. and Melchior H. Graded 11a fluoride buffer layers for heteroepitaxy of lead chalcogenides and CdTe on Si. // J. of Cryst. Growth - 1987 -v.80 - p. 408-416.

6. Asano T. et al. Heteroepitaxial growth of group-IIa-fluoride films on Si substrates.// J. of Appl. Phys. 1983 - V.22 (10) - p.1474-1481.

7. Schowalter LJ. et al. Epitaxial growth and characterization of CaF2 on Si.// J. of Appl. Phys. 1985 - V.58 (1) - p.302-308 .

8. Sullivan P.W. et al. Summary Abstract: Growth of single crystal and polycrystalline insulating fluoride films on semiconductors by molecular beam epitaxy.// J. of Vacuum Science and Technology. 1982 - V.20 (3) - p.731-732.

9. Phililips J.M., Gibbson J.M. The growth and characterization of epitaxial fluoride films on semiconductors.// Materials Research Society Symposium Proceedings. -1984 V.25 - p.381-391 .

10. Phillips J. M., Feldman L. C., Gibson J. M and Mc Donald M. L. Epitaxial growth of alkaline earth fluorides on semiconductors // Thin Solid Films - 1983 - v 107 -p. 217-226.

11. Farrow R. F. C., Sullivan P. W., Williams G. M., Jones G. R. and Cameron* D. C. MBE — grown fluoride films: A new class of epitaxial dielectrics. // J. Vac. Sci. Technol., 1981 -v. 19 (3), Sept./Oct. - p. 415 -420

12. Olmstead M. A., Uhrberg R. I. G., Bringans R. D., and Bachrach R. Z. Photoemission study of bonding at the CaF2 on - Si(l 11) interface. // Phys. Rev. В - 1987 - v.35(14) - p. 7527 - 7532.

13. Fathauer R.W., Schowalter L.J. Surface morphology of epitaxial CaF2 films on Si substrates.//. Appl. Phys. Lett., 1984 - V.45 (5) - p.519-521.

14. Touru Sumiya Initial growth stages of CaF2 on Si(lll) investigated by scanning tunneling microscopy.// Appl. Surface Science 2000 - v. 156 - p. 85 - 96

15. Nakayma Т., Aono M. Creation and consumption of free Si atoms at the growth front of a CaF monolayer on Si(l 11)7x7// Phys. Rev. В 1998 - v. 57 (3) - p. 1855 -1859.

16. Wollschlager J., Hildebrant Т., Kayser R. et al. Effects of electron irradiation on the structure and morphology of CaF2/Si(lll).// Appl. Surface Science 2000 - v. 162-163-p. 309-318.

17. Singh R., Kumar A., Thakur R.P.S., Chou P. Planar stress relaxation in solid phase epitaxial CaF2 films grown on (lll)Si by in situ rapid isothermal processing. // Appl. Phys. Lett., 1990 - V.56 (16) - p.1567-1569.

18. Touru Sumiya, Katsuya Honda, Tadao Miura and Shunichiro Tanaka Hot electron transport through Au/CaF2/Si(lll) structure studied by ballistic electron emission spectroscopy. // - J. Appl. Phys. - 1999 - v.85 (2) - p.941 - 946.

19. Зи С. Физика полупроводниковых приборов. Т.1 - М., «Мир» 1984 -с.402

20. Pfeiffe L., Phillips J.M., Smith III T.P., Augustyniak W.M., West K.W Use of rapid anneal to improve CaF2/Si (100) epitaxy//-Appl.Phys.Lett., 1985 - v.46(10) -p.947-949

21. Asano T., Ishiwara H., Furukawa S.//Jpn.J.Appl.Phys., 1988 - v.46 - p.l 193

22. Fang X.M., McCann P.J., Liu W.K. Growth studies of CaF2and BaF2/CaF2 on (100) silicon using RHEED and SEM//-Thin Solid Films 1996 - v.272 - p. 87-92

23. Minemura T., Asano J., Tsutsui K., Furukawa S. Influence of off-oriented substrates on the crystallinity of (Ca,Sr)F2 layers grown on Si(100)// Appl.Phys.Lett., 1990 v.56 - p.2198-2200

24. Loretto D.,. Ross F.M,. Lucas C.A // Appl.Phys.Lett. 1996 - v.68, p.2363

25. Pasquali L, Addato S. D, Selvaggi G., Nannarone S., Sokolov N.S., Suturin S.M.,

26. Zogg H., Formation of CaF2 nanostructures on Si(001) // Nanotechnology 2001 -v.l2-p.403 -408

27. Sokolov N.S., Suturin S.M., Ulin V.P., Pasquali L.,.Selvaggi G, Nannarone S., Initial stages of MBE growth and formation of CaF2/Si(001) high-temperature interface // Appl.Surf.Sci. 2004 - v.234 - p.480-486

28. Pasquali L., Suturin S.M., Ulin V.P., Sokolov N.S., Selvaggi G., Giglia A., Mahne N., Pedio M., Nannarone S. Calcium fluoride on Si(001): Adsorption mechanisms and epitaxial growth modes// ,Phys.Rev. B 2005 - v.72 - p.045448-1-15

29. Sokolov N.S., Suturin S.M. MBE growth of calcium and cadmium fluoride nanostructures on silicon, // Appl.Surf.Sci. 2001 - v. 175-176 - p.619-628

30. Klust A., Pietsch H., Wollschlager J. Growth of CaF2 on Si(lll): Imaging of the CaF interface by friction force microscopy,// Appl.Phys.Lett. 1998 - v.73(14) -p.1967-1968

31. Ishivara H., Asano T. Epitaxial growth of Si films on CaF2/Si structures with thin Si layers predeposited at room temperature.// J. of Appl. Phys. 1984 - V.55 (10) -p.3566-3570.

32. Fathauer R.W., Lewis N., Schowalter L.J., Hall R.L. Electron microscopy of epitaxial Si/CaF2/Si structures.// J. Vac.Scin Technol. 1985 - V. В 3 (2) - p'.736-738.

33. Bassani F., Vervoort L., Mihalcescu I., Vial J. C., Arnaud d'Avitaya F. Fabrication and optical properties of Si/CaF2 (111) multi-quantum wells. // J. Appl. Phys. -1996 v.79 (8) -p.4066 - 4071.

34. Watanabe M., Iketani Y., Asada M. Epitaxial Growth and Electrical Characteristics of CaF2/Si/CaF2 Resonant Tunneling Diode Structures Grown on Si(lll)l°-off Substrate. // Jpn. J. Appl. Phys. 2000 - Vol.39, pt.2 (10A) - ppL964-L967.

35. Schroeder B.R., Meng S., Bostwick A., Olmstead M.A. Epitaxial growth of laminar crystalline silicon on CaF2. // Appl. Phys. Lett. 2000 - V.77 (9) - p. 1285-1291.

36. Sasaci M., Onoda H. Molecular beam epitaxy of Si on CaF2/Si(100) structure.// J. of Applied Physics, 1986 - v.60, No 11. - p. 3886-3894

37. Onoda H. Sasari M., Katon T., Yirashita N. Si-gate CMOS devices on a Si/CaF2/Si structures.// IEEE Transaction on electron devices 1987 -v.ED-34 (11) - p.2280-2285

38. Величко A.A. Разработка технологии» оптоэлектронных ИС на гетероструктурах полупроводник (Ca,Sr,Ba)F2 - полупроводник: Диссертация на соискание ученой степени доктора наук — Новосибирск, -1999.-372 с.

39. Алтухов А.А., Митягин А.Ю. Перспективные структуры «кремний-на-диэлектрике» КМОП ИС на основе эпитаксиальных слоёв Si/CaF2/Si// Микроэлектроника 2001 - т.30 (№2) - с. 113-118.

40. Вялых Д.В., Федосеенко С.И. Исследование микротопографии поверхностей Si02 и Si. межфазной границы Si/Si02 в структурах SIMOX методом сканирующей туннельной микроскопии// ФТП 1999.-t.33 (6) - с.708-711

41. Zogg H. and. Huppi M. Growth of high quality epitaxial PbSe onto Si using a (Ca,Ba)F2 buffer layer. // Appl. Phys. Lett 1985 - v. 47(2) - p. 133 - 135

42. Wittmer M., Smith D.A., Segmuller A., Zogg H., Melchior H. Characterization of epitaxial (Ca, Ba)F2 films on Si(lll) substrates. // Appl. Phys. Lett. 1986 -v.49(14) - p.898-900

43. Blunier S., Zogg H. and Weibel H. Growth of lattice — mismatched stacked epitaxial CaF2 SrF2 - BaF2 layers on (100) oriented Si substrates. // Appl. Phys. Lett. - 1988 -v. 53(16)-p 1512-1514.

44. Skolov N.S.,.Suturin S.M MBE growth of calcium and cadmium fluoride nanostructures on silicon. //Appl.Surf.Science 2001 v.175-176 - p.619-628

45. Равич Ю.И.,.Ефимова Б.А, Смирнов И.А. Методы исследования п/п в применении к халькогенидам свинца PbTe, PbSe, PbS М.: Наука, 1969-270с.

46. Сизов Ф.Ф. Твердые растворы халькогенидов свинца и олова и фотоприёмники на их основе// Зарубежная электронная техника — 1977 -т.24 с. 170

47. Abdel Rafea М, Terra F.S., Mounir М., Labusch R. Effect of substrate temperature on the galvanomagnetic, photoelectrical and optical properties of Pb08Sn0.2Te thin films//Chalcogenide Letters 2009 - v.6, №3 - p. 115-123

48. Ю.И. Уханов Оптические свойства полупроводников. М. «Наука», 1977. с. 158

49. Матричные фотоприёмные устройства инфракрасного диапазона./В.Н. Овсюк, Г.Л. Курышев, Ю.Г. Сидоров и др. Новосибирск: Наука, 2001 376 с.

50. Marvin L. Cohen, Y.W. Tsang The physics of semimetals and narrow gap semiconductors/ proceeding of the Conference Held at Dallas, Texas in (20-21March) v.32(l), - 1970 -p.303

51. Волков Б.А., Рябова Л.И., Хохлов Д.Р. Примеси с переменной валентностью в твердых растворах на основе теллурида свинца-//УФН, 2002 - т. 172 (8) -с.875-906

52. Tacke М. Ishida А. IV-VI Semiconductors. General properties.// Landolt-Bornstein New Series III/34C1 2000 - p.334

53. Равич Ю.И., Немов C.A. Прыжковая проводимость по сильно локализованным состояниям индия в РЬТе и твёрдых растворах на его основе //ФТП, 2002 -т.36 (1) с.3-23

54. Ugai Y.A., Samoilov A.M., Synorov Y.V., Yatsenko O.B. Electrical properties of thin РЬТе films on Si substrates// Inorganic Materials 2000 - v.36(5) - p.449-453

55. Акимов Б.А., Богоявленский B.A., Рябова Л.И., Васильков В.Н. Особенности фотопроводимости тонких эпитаксиальных слоёв п- РЬТе (Ga)// ФТП 2000

56. Угай Я.А., Самойлов A.M. Кристаллическая структура и электрофизические свойства легированных Ga плёнок РЬТе на Si подложках// Вестник ВГУ серия, химия , биология 2001 - №2 с.5-20

57. Угай Я.А., Самойлов А.М, Сыноров Ю.В. и др. Получение тонких плёнок теллурида свинца на кремниевых подложках// Неорган.материалы 1994 -т.30(7) - с.898-902

58. Угай Я.А., Самойлов A.M., Агапов Б.А., Долгополова Э.А. и др. Кристаллическая структура тонких плёнок теллурида свинца на кремниевых подложках//Неорган.материалы 1998 -т.36(9) - с.1048-1054

59. Masek J., Ishida A., Zogg Н., Maissen С., and Blunier S. Monolithic photovoltaic PbS — on Si- infrared — sensor array. // IEEE Electron Device Letters. - 1990 -v. 11(1) - p.12 — 14.

60. McCann P.J. Lin Li,. Furneaux J.E, Wright R. Optical properties of ternary and quaternary IV-VI semiconductor layers on (100) BaF2 //Appl.Phys.Lett. 1995 -v.66(l 1) - p.1355-1357

61. Tkachuk A.I., Tsarenko O.N., Ryabets S.I. Production and investigation of Cu/thin intermediate tunnel-transparent dielectric oxide layer/n- Pb0.935Sn0.065Te0.243Se0.757/In

62. Schottry barrier structures// Semiconductor Physics, Quantum Electronic ¿¿Optoelectronics, 2002 - v.5(l) - p.51-57

63. Zogg H., Maissen O., Masek J., Blunier S., Lambrecht A., and Таске M. Heteroepitaxial PbjxSnxSe on Si infrared, sensor array with 12 |nm cutoff wavelength. // Appl. Phys. Lett 1989 - v. 55(10) - p. 969 - 971

64. Vasin O.I., .Klimov A.E., Neizvestnyi I.G. and Shumsky V.N., The Three-Layer Strucure of Pbo.sSno^Te Epitaxial Films Prepared by MBE-Technigue on BaF2 // Phys. Stat. Sol.(a). 1989. -N114.- p.161-167

65. Zogg H., Alchalabi K., Zimin D. et. al.Two-dimensional monolithic lead chalcogenide infrared sensor array on silicon read-out chip// Nuclear Instruments and Methods in Physics Research 2003 - A 512 - p.440-444

66. Wu H.Z., Fang X.M., Salas R. et. al. Molecular beam epitaxy of PbSe on BaF2-coated Si(lll) and observation of the PbSe growth interface// J. Vac. Sci. Technol. B, 1999 -v,17(3) - p.1263-1266

67. Strecker B.N., McCann P.J., Fang X.M. LPE growth of crack-free PbSe layers on Si(100) using MBE-grown PbSe/BaF2/CaF2 buffer layers.//J:. of Electronic Materials, 1997 - v.26(5) - p.444-448

68. Sachar H.K., ChaoL, McCann P J:, Fang X.M. Growth and characterization of PbSe and Pbi.xSnxSe on Si(100).// J. of Appl.Phys., 1999 - v.85(10) - p.7398-7403

69. Springholz G. MBE of IV-VI heterostructures and superlattices in Lead Chalcogenides: Physics and Application,/ ed. D. Khokhlov (Tayler and Francis) 2002

70. Vasin O.I., .Klimov A.E., Neizvestnyi I.G. and Shumsky V.N., The Three-Layer Strucure of Pbo.8Sn0)2Te Epitaxial Films Prepared by MBE-Technigue on BaF2 // Phys. Stat. Sol.(a). 1989. - №114. - p.161-167.

71. Васин О.И., Климов А.Э., Неизвестный И.Г., Шумский В.Н. Молекулярная эпитаксия пленок Pb ix Sn хТе на подложках Ge, Si, GaAs, InSb, BaF2 // Поверхность. Физика, химия,.механика. 1985. - №7. - с. 66-72.

72. Klimov A.E., Krivopalov G.N., Neizvestnyi I.G., Shumsky V.N., Petikov N.I., Torlin M.A., Fedosenko E.V. Surface LTT-film structure with In doping . // Appl. Surface Sci. 1994. - v.78. - p. 413-420.

73. Васильева Л.Ф., Климов А.Э., Петиков Н.И., Шумский В.Н. Коррекция свойств пленок PbSnTe<In>, полученных МЛЭ, при помощи низкотемпературных диффузионных отжигов // Неорганические материалы -2001 том, 37, №2 - с.193-198

74. Masek J., Ishida A., Zogg Н., Maissen С., and Blunier S. Monolithic photovoltaic PbS on - Si infrared - sensor array. // IEEE Electron Device Letters. - 1990 - v. 11(1) - p.12 — 14.

75. Zogg H., Maissen C., Masek J., Blunier S., Lambrecht A., and Tacke M. Heteroepitaxial Pbi.xSnxSe on Si infrared sensor array with 12 |im cutoff wavelength. // Appl. Phys. Lett 1989 - v. 55(10) - p. 989 - 971.

76. Zogg H.,. Alchalabi Zimin K, D., Kellermann K., Buttler W. Two-dimensional monolithic lead chalcogenide infrared sensor array on silicon read-out chip// Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 2003 - v.512 - p.440-444)

77. Илюшин В.А., Величко А.А. Процессы нанотехнологии. Новосибирск , 2004 - 107с.

78. Свойства конструкционных материалов на основе углерода.: Справочник,/ под ред. В.П. Соседова.---М.: Металлургия, 1975 334с.

79. Современная кристаллография в 4 т. Образование кристаллов/А.А. Чернов, Е.И. Гиваргизов и др.; под.ред.Д.Е. Темкина. М.;»Наука», 1980.T.3 Образование кристаллов — 407 с.

80. Миронов B.JI. Основы сканирующей зондовой микроскопии. ИФМ РАН — г. Н. Новгород, 2004. - 114 с.

81. Справочное руководство по программному модулю обработки изображений "Image Analysis''HT-МДТ НТ-МДТ М. Зеленоград - 88с.

82. Илюшин В .А., Величко A.A., Филимонова Н.И. Влияние температурных режимов роста на морфологию поверхности плёнок CaF2/Si(100) полученных МЛЭ// Научный вестник НГТУ. 2007. - № 3 (28) -с.197-202;

83. Величко A.A., Илюшин В.А., Филимонова Н.И. Влияние микронеровностей поверхности подложки Si(100) на морфологию поверхности эпитаксиальных слоёв CaF2 в низкотемпературном режиме роста// Научный вестник НГТУ. -2010. -№3 -с.111-118

84. Попов В.П., Антонова И.В, Французов A.A., Сафронов JI.H., Феофанов Г.Н., Наумова О.В., Киланов Д.В. Свойства структур и приборов на кремний-на-изоляторе ФТП - 2001 - т.35(9) - с.1075-1083

85. Величко A.A., Илюшин В.А, Филимонова Н.И Шиллер О.В. Тензодатчики на КНИ структурах Si/CaF2/Si(100) // Сборник научных статей «Современные проблемы геодезии и оптика» 2006 - Новосибирск СГГА - с. 105-108

86. Драгунов В.П., Филимонова Н.И. МЭМ переключатель для ВЧ сигналов// Научный вестник НГТУ 2006 - №2(23) Физика и математика - с. 159-166.

87. Драгунов В.П., Филимонова Н.И. Оценка параметров интегральных микрозеркал// Научный вестник НГТУ - 2007 - №2(23) Физика и математика -с.159-166.

88. Величко A.A., Илюшин В.А., Филимонова Н.И. Датчик теплового потока -Патент на изобретение № 2242728 от 9.06.2004 опубл.20.12.2004 Бюл.№35

89. Величко A.A., Илюшин В.А., Драгунов В.П., Филимонова Н.И. Способ измерения малых переменных тепловых потоков. - Патент на изобретение № 2274839 опубл.20.04.2006 Бюл.№11

90. Величко A.A., Илюшин В.А., Филимонова Н.И. Ёмкостный датчик давления - Патент на изобретение № 2251087 от 9.11.2004 опубл.27.04.2005 Бюл.№12

91. Драгунов В.П. Влияние формы упругого элемента на характеристики микроэлектромеханических систем//Микросистемная техника. 2004. - №1 -С.20-26.

92. Иоффе А. Избранные труды в 2 т. JI. «Наука» - 1975.Т.2 Излучение. Электроны. Полупроводники —471 с.

93. Аш Ж. с соавторами Датчики измерительных систем, в 2-х т / пер.под ред. А.С.Обухова. Москва, «Мир», 1992 т.1 - 480 с.т.2 - 424 с.

94. Драгунов В.П. Микромеханические системы с электростатическим управлением // Научный вестник НГТУ.- 2003 №1(14) - с.61-72

95. Clark S.K., Wise K.D. Pressure sensivity in anisotropically etched thin diaphragm pressure sensors.// IEEE Trans.Electron devices 1979 - v.26 - p. 1887-1896.

96. Воронкова Е. М. И др. Оптические материалы для инфракрасной техники. Справочное издание. М. 1963 - с.87

97. Тонкие плёнки. Взаимная диффузия и реакции, /под. ред. Дж. Поугта, К. Ту, Дж. Майера. пер. с англ. М:, «Мир» 1982 - с.443-451

98. Величко A.A., Ноак С.К. Структура И' свойства эпитаксиальных плёнок фторидов, полученных методом молекулярно-лучевой эпитаксии // Обзоры по электр. технике. Серия 3. микроэлектроника. 1988. Вып. 7 (1397). - С.1-47.

99. Величко A.A., Окомельченко И.А. Интегральные ИК фотоприёмные устройства на основе узкозонных полупроводников.// Электронная промышленность. 1993. №4. - с.15-21

100. Величко A.A., Илюшин В.А., Антонова И.В, Филимонова Н.И. Влияние режимов молекулярно-лучевой эпитаксии на морфологию поверхности и электрофизические параметры структур BaF2/CaF2/Si(100) // Сборник научных трудов НГТУ 2005 - № 4(42) - с.77-82

101. Величко A.A., Борыняк JI.A., Илюшин В.А, Филимонова Н.И., Остертак Д.И. Создание матричного интегрального фотоприёмного устройства на основе

102. Борыняк JI.A. Величко А.А., Илюшин В.А, Остертак Д.И.Пейсахович Ю.Г. Филимонова Н.И. Влияние электронного пучка на морфологию поверхности пленок свинец-олово-теллур в процессе МЛЭ// Микроэлектроника 2008 -т.37, №3 - с. 1-12

103. Абрикосов Н.Х., Шелимова Л.Е. Полупроводниковые материалы на основе соединений AIV BVI. М.: Наука, - 1975. - 196 с.

104. Приборы с зарядовой связью /под. ред. Д.Ф. Барба М., «Мир», 1982 - с.240

105. Springholz G., Bauer G., Ihninger G. MBE of high mobility PbTe films and PbTe/Pb 1 -xEuxTe heterostructures//J. Cryst. Growth. 1993. -v. 127 -p. 302.

106. Miller P., Fach A., John J., Tiwari A., Zogg H., Kostorz G. Structure of epitaxial PbSe grown on Si(lll) and Si(100) without a fluoride buffer layer. //J. Appl. Phys. 1996.-v. 79-p. 1911-1916.

107. Величко А.А., Кольцов Б.Б. Электрофизические параметры КМОП-транзисторов на основе эпитаксиальной структуры Si/CaF2/Si // Микроэлектроника 1997 - том 26, №3 - с. 54-58