Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Материаловедение узкощелевых и слоистых полупроводников

..pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
12.39 Mб
Скачать

 

л еги р о ван н о го

 

I n

/ /

Л егирование

полупроводников. -

М. : Hav-

9 .

к а , 1 9 8 2 .

 

С . '7 2 - 7 5 .

 

 

 

 

 

 

 

примесные

дефекты в

Щербак Л .П .,

П анчук О .Э . Ассоциированные

 

СЫГе , легированном амфотерной примесью

 

Не

Ц

Физические

 

о сн овы ^п олуп ^ово^ш кового

м атериаловедения. -

Киев: Н аук.дум -

Ï 0 .

Фочук П .М .,

П анчук

0 * Э ., Белощсий

Д .П . Точечные

дефекты

в Cdfa

 

леги рован н ом примесью

C t

/ / Т е з .

докл . X I Укр.

р есп . конф.

 

по не о р га н ,

химии.

- Киев

: Наук, думка,

-1986.

-

С.

232 .

 

УДК 5 4 1 .Î 2 3 . 4 /5 4 6 .4 8 * 2 4 4 5 4 6 .2 8 9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д .П .Щ ербак

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ДЕФЕКТЫ СТРУКТУРЫ КРИСТАЛЛОВ

Ш Ге

,

ЛЕГИРОВАННЫХ Не

 

 

 

Наблюдающаяся

в

кр и стал л ах

Ы Г е,

легированных примесью

W группы

Н е , вы со кая степ ен ь

компенсации

объяснена действием

акцепторных

ком плексов

 

 

V ^

 

) с

энергией

ионизации

 

 

(0 ,6 -0 ,6 5 )

эВ,

влияющих

н а эл ектри ч ески е

характери сти ки при концентрации

примеси

%

* 2 * 1 0 ^

см” 3 . При повышении

^

 

^ . 4 * Т 0 ^

см” 3 предполагается

такж е об разован и е

’’химических

аосоц и атов" между атомами примеси,

локализованны м и

в

подреш етках

кадмия и

теллура

( S e ^

$

) » что

уч и ты вает

ам ф отерность

Не в

реш етке

Л 1 /е

 

/1 7 .

 

 

 

 

 

Для

более

детальны х исследований

природы

 

"химических

асе опиа­

т о в " необходим

контролированно. легированный

материал

о

 

 

 

 

см” 3 ,

ч то в

свою

очередь

п редполагает

знание

закономерностей

л еги р о ван и я

кри рталлов

при различных термодинамических условиях.По­

ск о л ьк у низкие

зн ачен и я

коэффициентов

диффузии

Не

/1 7

практичес­

ки не дают возмож ности равномерно делегировать

образец путем

диф­

ф узионного

насыщения,

основным

способом получения контролированно

л еги р о ван н о го германием

Crffff

я в л я е тс я направленная

кристаллиза­

ц и я

леги р о ван н о го р а с п л а в а .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В настоящ ей

работе

методами радиометрии

и

 

оптической

микро­

скопии в сочетан и и

с

избирательным химическим

травлением

исследо­

в а н о расп ределен и е

Не

в

кристаллах

Ш Г е

 

при вертикальной

кр и стал л и зац и и

методом Бриджмена со

скоростью

кристаллизации

г =

= 3

м м /ч .

Н ачальное

содержание

примеси в

расплаве

^

 

варьирова­

л о сь

в и н тервале

5*ГСг •

- 5*1Сг0 см” 3 . В

кач естве меченой

примеси

и сп о л ьзо ван

ради ои зотоп

Q e f r

(К -за х в а т ,

 

 

=

V д а ) .

Избира­

тел ьн о е травлен и е

проведено

по

методике

/1 7 *

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Авторадиограммы продольного сечения слитков зафиксировали су­

щ ественную

к а к

а к с и а л ь н у ю ,'т а к

и радиальную сегрегацию Не. в

ННГе

с оттесн ен и ем примеси

н а поверхность

и

в

кон ец .кр и стал л а . Сравне­

нием

авторадиограм м

и микроструктуры

поверхности установлено,

что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

121

Ое собирается

на границах

блоков,

су б зер ен и двой н и ков . О тм ечено,

ч то

плотность

двойниковых

границ

в к р и стал л ах

-

Ge

повыше­

на

по сравнению с нелегированными кристаллам и,

выращенными при т е х

же услови ях . О ттесняемая в

конец

слитка примесь

при ^

* Ï * ÏC r 8см“ 3

 

 

 

 

н а авторадиограм м ах

п р о я в л я е т с я

 

 

 

 

точечными скоплениями. Разм еры

 

 

 

 

отдельных выделений

дости гаю т Я -

 

 

 

 

2 мм. Методом

изм ерения

м и кр о тве ­

 

 

 

 

рдости идентифицирована

п ри рода

 

 

 

 

этой фазы -■ GeTe . При

к р и с т а л ­

 

 

 

 

лизации последних порций

р а с п л а -

P h c . ï . Распределение (Je

вдоль

кристаллов

СскГе

, выращешшх из

р а ­

сплава с начальным содержанием примеси

Л

в

6 *10?*

с м ~s

( I )

и

4 = 3 * 1 0 * с м “* (2 )

 

 

9

 

 

 

 

 

 

Р и с .2 . Концентрационная

зависим ость эффективных

коэффициентов

р а с ­

пределения

Ge

в

GetГ?

при вертикальной

направленной к р и с та л ­

лизации

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в а ,

содержащих

Сраспл

8 *10*8 см-3

G e

,

о б р азу ется п о л и кр и стал л

со

структурой эвтек ти ч еско го ти п а, состоящ ей и з

ф аз

CetTâ,

Ge,

G e fe .

 

О бработка

данных по

распределению

примеси

вдоль

к р и с та л л а

п ро ­

вед ен а по

уравнению

Пфанна / | 7

с учетом 3 7 -

 

 

 

 

гд е

Crg

 

-

содержание

примеси в

кр и стал л е;

g

-

д оля з а к р и с т а л ­

лизованного

р асп л ав а; к7

и

к2

- коэффициенты р а с п р ед е л ен и я, оп­

ределенные

по пересечению

граф ика

функции расп р ед ел ен и я

прим еси

от

у,

представленной в координатах

ig

------------tg

( f

- g

) t

с осью ор­

динат' и

по

у гл у наклона

этой

линии

со о тв етств ен н о .

 

 

 

 

 

Р и с .1

иллюстрирует

отклонение

р еал ьн о го

расп р ед ел ен и я

G e

по

кри сталлу

(сплошные линии)

от

р ассч и тан н о го по ( I )

при

у слови и

 

Пфанна

кт =

(штриховые

ли н и и ). Полученные

в

исследованном

ин­

тервале

С0

соотношения

между

кг

и

£

(

«

/,

£

< ^ )

,с о г л а -

122

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

оно 3 7 ,

сви д етел ьств у ю т

о

кон ц ен трац и он н ой

зави си м о сти

эффектив­

ного

коэф ф ициента

р а с п р е д е л е н и я

S e

в

CSTg

 

и

со о тветству ю т

слу­

чаю н е р а в н о в е с н о го

з а х в а т а

прим еси

в

п р о ц ессе

кр и стал л и зац и и .

А н-

ти б атн ая

при

&

8*10

г Q

, _п

 

зави си м о сть

значений

>; от

сод ер ­

 

см

 

жания

введ ен н о й в

р а с п л а в

прим еои

(р и с .

2 )

п о зв о л я е т

оценить кри ­

тическую

концентрацию

 

прим еси в

р а с п л а в е ,

по

 

достиж ении

ко торой в

сиотеме

С йГ е- S e ,

р е а л и зу ю тс я

у сл о в и я

кристаллизации*

приводящие

к н еравн о весн о м у

з а х в а т у

п ри м еси .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М етодом

о п ти ч еско й

м икроскопии в

 

со четан и и

с

избирательны м

травлен и ем

ко н тр о ли р о ван н о

леги рован н ы х

о б разц ов и ссл ед о ван а

с в я зь

между

наруш ениями

п ери о д и чн о сти

за с т р о й к и

к р и с т а л л а ,

вызванными з а ­

х ватом

п рим еси, и

е е

содерж анием

(

^

 

) .

 

Обнаружено,

ч то

при

 

*52* ТО1 '

ом~3

н а п о вер х н о сти

( И ! )

вы травливаю тся

линейные

дефекты,

ориентированны е между

собой под

углом

 

6 0 ° . При увеличении

 

в е ­

р о я тн о с т ь

их

о б р а зо в а н и я у в е л и ч и в а е т с я ,

п л о тн о сть

в о з р а с т а е т .

От­

тесн ен и е

прим еси

к

п о вер х н о сти с л и тк а

 

(р ад и ал ьн ая

с е гр ега ц и я )

со­

п ро во ж дается

о б р азо ван и ем

п о л о сч ато й

структуры ,

размеры

деф ектов

в о зр а с т а ю т . В заим ная

 

ори ен тац и я

 

наблюдаемых

деф ектов

х а р а к те р н а

д л я д еф екто в

у п ак о вк и

 

(ДУ)

-

двумерных

д еф ек то в , д л я

образован и я

которы х

необходим о

у д а л и т ь

(е с л и

ДУ вакан си о н н о го

ти п а)

иля

в с т а ­

в и т ь

(е с л и

м еж узельн ого)

атомную

"эк ст р а п о л у п л о с к о с ть ”

между

п л о т -

ноупакованны ми п ло ско стям и

( И 1 ) . Расположенные

в

п л о ско сти ( 1 Ï Ï )

ДУ п ер есек аю т

п о в ер х н о сть

пластины вд о л ь

 

направлений < И 0 >

,

обра­

зующих

между

собой

у г о л

6 0 ° / 1 7 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К ак

дискретны е

деф екты ,

обладающие

локализованны м и полями на­

пряж ений,

ДУ явл яю тся

 

стокам и

д л я п ри м есей . П оэтому можно предпо­

лож и ть,

ч т о при достиж ении

р а в н о в ес н о го

д л я данных

условий

кр и стал ­

л и зац и и

Cçs

в к р и стал л е

(п р ед е л а р а с тв о р и м о с ти ),

избы точная

при­

м есь

с е г р е г и р у е т

н а

ДУ. Между

тем ,

и зв е с т н о ,

ч то прим есь

понижает

энергию

о б р азо ван и я Щ

в

к р и с т а л л а х . При

этом

зародышами

д л я

обра­

зо в а н и я

ДУ м огут

быть

 

комплексы

.точечны х

д еф ек то в . В

о кр естн о с ­

т я х Д У ,кром е,

дислокационны х,

вы травливаю тся

мелкие н ек р и стал л о ­

гр аф и ч ески е ям ки

тр ав л ен и я

с

плотностью

больш ей, чем

дислокацион ­

ны е.

О бразование

та к и х

ф игур

тр ав л ен и я

в

л и тер ату р е

обычно

связы ­

ваю т

с

ком плексам и

точечны х д еф ектов

/^ /.Д е й с т в и т е л ь н о ,

в

£L J по­

к а з а н о ,

ч т о в в е д е н и е

в

реш етку тел л у р и д а

 

кадм ия

S e

вы зы вает

у в е ­

личение

кон ц ен трац и и

в а к ан си й

кад м и я . При

охлаждении

пересыщ енно­

г о вакан си ям и

к р и с т а л л а

избыточные

точечны е

дефекты

образую т

комп­

л ексы . При

определенны х

у с л о в и я х

э т и

комплексы

м огут

п е р е с т р а и в а ­

т ь с я

с

о б р азо ваш ю м

наблюдаемых

ДУ. В

 

п о л ь зу

 

та к о го

м еханизм а об­

р а зо в а н и я

ДУ

в к р и с та л л а х

Ш Г е - S e

может

с в и д е т е л ь с т в о в а т ь

то т

ф акт,

ч т о

при

дальнейш ем

увели чен и и

 

^

Ï0 * y

см” 3

содерж ание ДУ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

123

ум еньш ается, а

избыточный

Ge

вы деляется в

виде

сф ерических

вы­

делений второй

фазы .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

î . Щербак Л .П .,

 

Панчук

0 ,Э . Ассоциированные

примесные

дефекты

в

Ы Т е

,

легированном

амфотерной

примесью

Ge

/ /

Ф изические

основы

полупроводникового м атериаловедения : К иев: Н ау к .д у м ка,

Î9 8 2 . - С. 6 Б -7 4 .

 

 

 

 

 

 

диффузия

Ge

 

в

 

" .

2 . Панчук О .Э .,

 

Щербак ЛЛ . Растворим ость и

 

G G /ef

И зв. АН СССР. Н еорган.

материалы . -

Î9 7 9 .

- ÏP»

8 .

-

 

С .Т 3 3 9 -

1 3 4 3 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И.М. Т равление

д и сл о ­

3 . Инденбаум Г .В ., Бароненкова Р .П ., Бойных

каций

в

монокристаллах

М Г е / /

Ф и з.-хи м . об раб .

м а т е р и а л о в .-

£ 971 .

-

Л 2 .

 

- С.

9 3 -9 7 .

М .: М еталлургия, 1 9 7 3 .

-

380

с .

4 . Пфанн В .Г . Зонная

п лавка . -

5 . Косяков В .И ., Киргинцев

А.И . Уравнения р асп ред елен и я

при

н ап р а ­

вленной

кристаллизации с учетом концентрационной

зави си м ости

 

 

и

^урн . физ* химии.

- 1 9 7 0 . -

44 ,

1S

7 .

- С .1 6 4 6 -

6 . Халл’д . Введение в дислокации. -

М .:

А том издат,

1 9 6 8 .

-

277 с .

7 . Бублик В .Т .,

и

Дубровина А .Н . Методы и сследован и я

структуры

 

п олу ­

проводников

м еталлов . - М .: М еталлургия, 1 9 7 8 .

-

272

 

с .

 

 

УДК 6 2 1 .3 1 5 .5 9 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В.И.Павлюк

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ШПУЛЬСНСЕ ЛАЗЕРНОЕ НАПЫЛЕНИЕ ТОНКИХ ПЛЕНОК

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СЛОЖНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В последнее

врем я в области планарных систем

(тонкопленочны е

у с т ­

р о й ств а,

многослойные

сиотемы,

элементы

Ш и БИС

и

д р .)

в с е

 

чаще

использую тся высокоскоростные

методы получения пленок

(эл ек тр о н н о ­

лучевой, ионно-плазменный, различные "взры вны е", дискретны е

 

спо ­

собы ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Особый и н терес п р ед ставл яет импульсное

л азер н о е

напыление

(ИНН) пленок и многослойных структур -

один

из самых

новых

м етодов

вакуумного

препарирования,

обладающий рядом

д о стои н ств

Д 7 *

 

Уни­

кальн ость

свойств пленок,

получаемых ИЛИ, д е л а е т

э то т

м ето д

п р о г ­

рессивным

и п о зво л яет

отнести

е г о к

наиболее

яркой

тенденции

 

р а з ­

ви ти я технологии

на современном этап е -

х а р а к т е р и зу е т с я

к а к

повы­

шение частоты и микроминиатюризации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В ряде раб от изучены

сво й ства

тонких пленок

сложных

полупро ­

водников,

структур на

их основе, полученных

методом ИЛИ,

за к о н о ­

м ерности п роцесса испарения и конденсации при ИЛИ. Однако

н е д о с т а ­

точн ая изученность м етода

ИЛИ приводит

к различным

ч а с т о

п роти во ­

речивым трактовкам в исследованиях 7 1 7 •

В настоящ ей работе исследовались особенности и сп арен и я и к о н ­

денсации при лазерном распылении м онокристаллических м щ ен и й Gc/Sb,

Pbf. x Gex Tg, &(Ге* М етодика эксперим ента описана в / 3 ] . Толщина по ­

лученных пленок изм ерялась с помощью интерф еренционного м икроскопа

124

МИИ-4 и

р а с т р о в о г о эл ек тр о н н о го

м и к р о ск о п а .РЭМ- Ï .

Анализ с о с т а в а

пленок

и мишени (д о

и п о сл е

напы ления) п роводи лся

н а

р е н тге н о в с ­

ком

м и кро ан ал и зато р е

"S u p erp ro ô e - 7 3 3 "

и о к е -сп ек тр о м етр е

".7 а т р -

-ÏD S "

(э н е р г е т и ч е с к о е разреш ен и е

4

э В ) . Р езу л ьтаты

у ср едн ял и сь

из а н а л и за 8-Æ0 о б р а зц о в .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В

п р о ц ессе и ссл ед о ван и й

эксп ери м ен тальн о

у ста н о в л е н а

общая

для

к р и стал л и ч еск и х

полупроводниковы х

мишеней

закон ом ерн ость

за в и ­

симости

эф ф екти вн ости и сп ар ен и я jS

 

 

от. п л о тн о сти п отока

и злучения

в

фокальном

п ятн е

£

или эн ер ги и

н акач ки л а з е р а

.N

при

прочих

равных

п ар ам етр ах

(р асф о к у си р о в к а,

р ассто я н и е

л а з е р

-

мишень

и

ми­

шень -

подлож ка и

д р . ) .

Для

э т о г о

при

многоимпульсном напылении

изм ерялось

о тн о си тел ьн о е изм енение

эл ек тр о п р о во д н о сти

пленки

â e

после каж дого

и м п ульса (обу сл о вл ен н о е

в

данном

сл учае

приростом

толщины

плеш ей

A4

)

от

эн ер ги и

н акачки

л а з е р а

W

. Все

остальные

параметры о с та в а л и с ь

постоянны ми. П оскольку

 

 

 

 

гд е

А,

/

,

4

-

с о о т в е т с т в е н н о ширина,

длина и толщина напыляемой п лен ки , а

jo -

у д ельн ое

 

со п р о ти в л ен и е,

то

принимая j o

и

з а д а в а я

 

/ ,

/

 

по­

отоянными,

п олучаем

 

 

4 4 ,

т . е .

изм енение величины

-4гг- пря­

м опропорционально

уЗ

тт”Из зави--------------------си м о сти

jÿ - = /( W ) я т ю

 

(см .

ри с Л ) ,

ч то

э ф ф е к т и в н о с т ь ^ с п а р е н и я

сущ ественно

и зм ен я е тся в

определенных

п р ед ел ах от

Wт1Г,

 

до

Wmax

. Ход

это й зависитлооти

можно

услов­

но

р а з б и т ь

н а

тр и

о б л ас т и . В

п ервой

 

о б л асти эн ерги и

падающего

 

и з ­

лучения

н ед о стато ч н о

д л я и сп арен и я

и

в о я

она

и д ет

на

н агр ев

м ате ­

р и а л а ,

основную р о л ь

в б ал ан се

эн ер ги й

з д е с ь

играю т

теп л о та

субли­

мации и

теп л о п р о во д н о сть . Во

второй

 

-

п л о тн о сть эн ер ги и

д о стато ч н а

д л я

и н тен си вн о го п ар о о б р азо в ан и и ,

теп ло

не у с п е в а е т

о тво д и ться

з а

с ч е т

теп л о п р о во д н о сти и

доминирующим

ф актором

стан о ви тся

скры тая

т е п л о т а

и с п а р ен и я . В

это й о б л асти

при

одинаковых 4

эф ф ективность

и сп ар ен и я больше д л я

т е х

вещ еств,

который обладаю т

более

низкой

 

теплопроводностью

и меньшими

значениям и

скрытой теп л о ты ,и б п ар ен и я,

наприм ер,

 

 

^

г

 

 

 

 

В

тР е т ь е ® о б л асти

эн ер ги я

падаю­

щ его

излучеш £я*пр&вышает

энергию ,

необходимую

д л я

и сп ар ен и я,

ско­

р о с т ь к о т о р о го

д о с т и г а е т

своих

максимальных зн ач ен и й .

На

п оверхно ­

с ти

мишени в

эти х

у сл о ви ях создаю тся

большие

градиенты

тем п ер ату р ,

ч т о

приводит

к

теп л о во й

н еу сто й ч и во сти

ф ронта

и сп арен и я

/ | 7

и

 

су­

щ ественном у

(н а Я -2 п о р яд ка)

увеличению

"бры зго во го

эф ф ек та",

т . е .

ч а с т ь эн ер ги и

р а с х о д у е т с я н а

образован и е

и выброс

к а п е л ь

и

тверды х

ч а с т и ц .

На р и с .1 п р е д ст а в л е н а

ти п и чн ая

д л я исследуем ы х

кр и стал л и ч е ­

ских

мишеней

зави си м о сть

 

 

/ ( И / )

д л я

п ленок

Pôfw.x

4ех Т е .

 

 

 

 

 

При ИГО тонких п лен ок сложных

 

полупроводников

в о

м ногих

сл уча­

я х с о х р а н я е т с я

стех и о м етр и я в

полученных

к о н д е н с а т а х .

Однако

при

напылении р я д а

м атери алов при

определенны х п ар ам етр ах

исходное

о о -

Р и о .2 . Зависимость процентного содержания

Ос( от

глубины п л е н к и /,

д л я пленок, полученных

при тем пературе подложки

Тп - 1 1 0

вС

 

отояние

компонентов в

пленках наруш ается. Для вы яснения

причин

о т­

клонения

от стехиометрии

нами и сследован а динамика с о с т а в а

к р и ­

сталлических мишеней при

лазерном распы лении. У стан овлен о,

ч т о

и з ­

менение

содержания компонентов в мишени (д о

и после напы ления)

об­

ратн о пропорционально

соотношению их парциальных д авл ен и й , д л я

п ле­

нок (по

отношению

к исходной.мишени) обнаружена о б р атн ая

з а в и с и ­

м о сть,

И сследования процентного содержания компонентов по

г л у б ж е

к р атер а

мишени и

полученной пленки позволяю т од елать вы вод

о том ,

ч то при взаим одействии

миллисекундного

л азер н о го им пульса

с

ми­

шенью происходит равномерное

испарение

в с е х

ком понентов, х а р а к т е р ­

ное д л я

"взрывных"

м етодов. По

окончании д ей стви я им пульса

при

о с ­

тывании проплавленной зоны доминирует испарение

л е гк о л ету ч и х

ком­

п онент. Об

этом сви д етел ьств у ет

обогащение

этим

компонентом ( н а -

цример,

в

M S i

) верхних

слоев пленки

(ом . р и с .2 ) . Е с т е с т в е н ­

н о, ч то

чем

тоньше

п л ен ка, тем

сильнее

э то

явление

в л и я е т

н а

 

е е

с о с т а в . Для

исключения

попадания

в

пленку продуктов и сп ар ен и я,

об­

разующихся

по

окончании л азер н о го

им пульса,

 

можно применить

синх­

ронизованную систем у скоростных диафрагм .

 

 

 

 

 

 

 

О тличительной

особенностью

ИЛИ я в л я е т с я

повышенная ч и с т о т а

П репарирования. Это обусловлено

испарением

с

л о кал ьн о го у ч а с т к а

поверхности м атери ала

(испарение

проводи тся

из

"со б ств ен н о го

т и г ­

л я ") и

увеличением

та к

назы ваем ого •эквивалентного

по услови ям

ч и ­

стоты , или "эффективного" вакуум а

3 J »

который

при

и сп о л ьзо ван и и

миллисекундных импульоов н а

2 -3

п орядка выше

о стато ч н о го в

с и с т е ­

м е. Особенно

важ но,

ч то это

д а ет

возмож ность

п о л у ч ать п лен ки

с

уменьшенным процентом

содержания неконтролируемых

прим есей

(п о

126

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сравнению с

получением п л ен о к

д ан н о го м атер и ал а традиционными ме­

тодами при

таком же

о стато ч н о м д авл ен и и в к а м е р е ). В р аб о те

/Г б J

нами

п о к а за н о , ч то в

п л ен ках

CdSb, Р Ь ^ е к Те, CdTe, полученных

м ето ­

дом

ИЛИ, н а

гл у б и н е

более 50

А ки сл о р о д и у гл ер о д не обнаружен (в

п р ед ел ах

ч у в с т в и т е л ь н о с т и сп ек тр о м етр а ’U w ^ - Î O S " ) .

 

 

Одним и з н аи б олее интересн ы х

сво й ств ИНН я в л я е т с я

возмож­

ность п олучен и я м о н о кри сталли ч ески х сплошных

сверхтон ки х п л ен о к ,

с в я за н н а я

о вы сокой

степенью

пересы щ ения и р еали зац и ей

б е ззар о д ы -

иювого м ехан и зм а р о с т а /§ 7 *

Т а к , в

с п ек тр ах

фотолюминесценции п о ­

лученных

нами то н к и х п лен ок

С4Ге

(толщ иной

40-4Q 3

нм)

при 4 ,2 К

наблю далась линия и зл у ч ен и я

сво б о д н о го эк с и то н а /В 7 ,

с ви д етел ь ст ­

вующая о

д о с та то ч н о

вы соком

кри стал л и ческо м

соверш енстве эти х пле­

н ок . Это

у к а зы в а е т

н а возм ож ность

прим енения миллисекундных им пуль-

оов д л я

с о зд а н и я многослойны х

с т р у к т у р , причем в этом

случае

исклю­

ч а е т с я

возм ож ность о б р азо ван и я

радиационны х

д еф екто в ,

а понижение

тем пературы

подлож ки, при которой происходит

эп и такси ал ьн ая

крис­

та л л и за ц и я ,

зн а ч и т е л ь н о

сниж ает межслоевую диффузию

и

обесп ечи вает

р е зк и е

границы р а з д е л а

с л о е в .

 

 

 

 

 

П роведенные и ссл ед о ван и я

позволяю т, заклю чи ть,

ч то

с помощью

м ето да ИНН можно успеш но реш ать р я д з а д а ч пленочной техн ологи и .

1 .

Г апонов С .В . Л азерн ое

напыление

пленок

/ /

В ести . АН СССР.

-

2 .

4 9 8 4 . - Л 4 2 . - С . 3 - 1 0 .

пленок

/ А .Н .П илянкевич, Ю .А.Быково-

Л азер н о е

напыление

тонких

 

к и й ,

М .Б.Лощинин и

д р . - К иев,

4 9 8 0 . -

4 5

о . (П рецр. /

АН УССР.

3 .

И н-т

п роб л . м ате р и ал о в ед е н и я ).

 

с в о й с тв а

лазерны х кон д ен сатов

Павлгок В.И .П олучение

и некоторы е

 

антим онида кадм ия

/ /

Ф изические

основы

полупроводникового

м ате­

4 .

р и а л о в е д ен и я . -

К иев:

Н ау к .д у м ка, 4 9 8 6 .

 

-

0 . 4 4 2 -4 4 5 .

 

 

Анисимов

С .И .,

Т рибельский

М .И .,

Э пельбаум Я .Г . Н еустойчивость

 

п л о ск о го

ф ронта

и сп ар ен и я

при

в о зд е й с тв и и

л а зе р н о го и злучен и я с

 

вещ еством

7 / Б урн,

эксп ер и м . и

те о р е т ,

ф изики, - 4 9 8 0 .

-

7 S ,

5 .

вы п. 4 . - С . 4 5 9 7 -1 6 0 5 .

Э п и такси альн ая

кр и стал л и зац и я

в в а ­

П етросян

В .И .,

Д агм ан

Э .И .

 

кууме

при

больших

пересыщ ениях / / Проблемы эп и такои и полупрово­

6 .

дниковы х

п л ен о к . -

Н овосибирск,

4 9 7 7 . -

 

С .

4 3 6 - 1 9 3 .•

 

 

О собенности с о с т а в а и

сво й ств

тонких .пленок сложных полупровод­

 

н и ков,

полученны х

распы лением

ш п у л ь сами л а з е р а миллисекундной

 

д л и те л ьн о с ти /

В .И .П авлю к,

И .З .М арчук.О .И .Д аН илевич и

д р .

7 /

 

Л а зе р ,

те х н о л о ги я .

- 4 9 8 7 .

- Вып. 3 . -

С .

4 3 1 - 4 4 4 .

 

 

УДК 6 2 4 .3 4 5 .5 9 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И .М .Б удзуляк, А .А .Н ови кова

 

 

 

 

 

 

 

 

МИКРОЗОНДОВЫЕ И ЭЛЕКТРОННО-МИКРОСКОПИЧЕСШ ИССЛЕДОВАНИЯ

 

 

ПОВЕРХНОСТИ ПОЛУПРОВОДНИКОВ ПОСЛЕ ЛАЗЕРНОГО ВОЭДБНСТВШ

 

 

В соврем енной полупроводниковой тех н о л о ги и

и с п о л ь зу е т с я

широкий

сп ектр

самых р азн о о б р азн ы х м етодов

оч и стки

и

стаб и л и зац и и п о в е р х -

127

ности 'полупроводника, ч то

необходимо

учиты вать

при

 

выборе

м етоди ­

ки ее кон троля. Как показан о

в

ряде

р а б о т,

 

одним

из

п ерспективны х

методов такой модификации поверхности полупроводников

я в л я е т с я ме­

тод

лазерной

обработки

Д - 2 7 .

Особый

интерес п р е д ст а в л я е т

прим ене­

ние данной обработки в случае сложных полупроводниковых

со еди н е ­

ний, так как данная обработка,

я в л я я с ь не

селекти вн о й ,

в

то

же в р е ­

мя п озволяет

эффективно

очищать поверхность

от

ки слород а и

 

у гл е р о ­

д а ,

а

также переводить

поверхность в

 

более

 

р авн овесн ое

со сто ян и е

(лазерны й

отж иг).

Кроме

то го ,

в р е зу л ь та те

л азер н о го

в о зд е й с т в и я

может

м еняться

и морфология самой

поверхности,

в ч ас т н о ст и

при д о ­

стижении плотности

энергии в

им пульсе, достаточн ой

д л я

п л авл ен и я

приповерхностного

слоя данного

м атериала / 3 / .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В данной работе методами электронной

микроскопии,

м и кр о зо н д о -

во го и ож е-электронного

анализов

исследовано влияние им пульсного

лазерного

излучения н а

морфологию и

 

элементный

с о с та в п о вер х н о с ­

ти р яд а полупроводниковых

соединений

 

( Р Ь Т е,

 

,

 

М Г е

)

и т в е ­

рдых растворов

типа

 

 

 

 

 

/ ^ “-Д ^ .П о д г о т о в к а о б р азц о в и

методика эксперимента описаны

в

[ Щ . В р е зу л ь та те

проведенны х и с ­

следований методом оже-электронной спектроскопии

было

у с та н о в л е н о ,

ч то при небольших интенсивностях облучения

 

(п о р ядка

 

3 - 4 Дж/см2 д л я

№ Ь

, 4 -6 Дц/см^

для

М Те

и

2 -3 Дж/сь^

д л я

P fify

)

им еет м есто

уменьшение

содержания кислорода' и

у гл ер о д а

н а облученных

ори ен ти ро ­

ванных

поверхностях эти х полупроводников ( р и с .1 ) .

К оличественны е

оценки, проведенные на основе полученных данных,

п о к а за л и ,

ч т о д ан ­

ное

уменьшение

со ставл яет

для

ки слорода от

5 до

25

% и

д л я

у г л е р о ­

д а от

8 до

26

%. Отметим,

ч то

в

наибольшей

 

степ ен и

э т о т

эф ф ект вы­

ражен д л я

6&Ге

(Н О )

(р и с .1 ,

кривые

5 ,6 )

 

и в

наименьшей

с те п е н и

д л я

PÔTe

(1 0 0 ) ( р и с .1 , кривые

1 , 2 ) .

При

этом

л азер н о е

облучение

данной

интенсивности не

м еняет

величину соотнош ения между

основны ­

ми компонентами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В р е зу л ь та те лазерн ой

обработки

 

п оверхности

исследуемы х п о л у ­

проводников происходит не

только

ее

о чи стка

от

ки сл о р о д а

и

у гл е р о ­

д а ,

но и перевод этой поверхности

в

более

равн овесн ое

с о с т о я н и е , в

котором ее адсорбционная способность по отношению к данным

 

эл ем ен т

там

зн ачи тельн о

ум еньш ается. Т ак,

н а

 

поверхности

о б р азц о в ,

которы е

были подвергнуты лазерном у облучению

 

в вакуум е

с

остаточны м

д а в л е ­

нием

не .более

чем 1СГ6 мм р т , с т . ,

а

после

э т о г о выдержаны

в

обыч­

ной

атмосфере

в

течение

3

с у т ,

коли ч ество

ки слорода

и

у г л е р о д а ,в ы ­

являемое о

помощью

ож е-спектром етра

"Ja m p -\§ S " ,

н а 1 5 -4 0

%

меньш е,

чем

на

поверхности

эталонных

о б р азц о в . Данный м етод

оч и стки

по ­

верхности образцов от кислорода и

у гл ер о д а

подобен

 

м етоду

вы соко ­

тем пературного

п р о гр ева

в

вакуум е. Однако

л а зе р н а я

 

о ч и стк а

о б л а д а -

128

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

е т по сравнению с

эти м

 

c/N

 

 

 

 

 

 

 

 

методом рядом

преиму­

 

d e

 

 

 

 

 

 

 

 

щ е с т в

ч а о г н о с т и ,

 

при

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

данной

о б р аб о тке

не

п ро ­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

исходит

вы со ко тем п ер ату ­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

р н о го п р о гр е в а

объем а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

м о н о кр и стал ла,

о н а

л е г ­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ко у п р ав л я ем а,

а

о б р аба ­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ты ваем ая п о в е р х н о с ть

в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

большей

с те п е н и

может

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

быть

защищена

от

п о с то ­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ронних

з а г р я з н е н и й .

Об­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

лучение

п о вер х н о сти

и с­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

следуемых

полупроводни ­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ков

импульсным

лазерны м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

излучением

с плотностью

 

 

 

 

 

 

 

 

 

эн ер ги и и зл у ч ен и я

в

им­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п ульсе

в п р е д ел а х

 

3

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15 Д к/см 2

сущ ественно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в л и я е т н а х а р а к те р

по­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

следую щ его

полирующего

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и с е л е к т и в н о го т р а в л е ­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ния облученной поверхн о ­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с т и .

О блученная

п оверх ­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

н о с ть изучаем ы х полупро­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

водниковы х

си стем

с п о л и -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

р о в ы в а е тс я

б ы стр ее .

Пос­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ле се л е к т и в н о го тр а в л е ­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ния

тел л у р и д а

сви н ц а н е -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о б лучен н ая

п о вер х н о сть

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о б лучен н ая

с меньшей эн ер ги ей

имеют

одинаковый ви д

с

характерны м и

ямками

тр а в л е н и я . Р я д

дополнительны х

особ ен н остей

сел ек ти вн о го т р а ­

в л ен и я п р о я в л я е т с я

н а

гран и ц е

облученной

и' необлученной о б л ас т ей ,

ч т о , в е р о я т н о ,

с в я за н о

с возн и кн овен и ем

терм оупругих

напряж ений.

Т а к ,

н а облученной

п о вер х н о сти

сел екти вн о е травлен и е

вы явл яет

ямки

тр а в л е н и я ,

располож енны е строги м и

ориентированными рядам и

в

отли ­

чие

от

х а о ти ч е ск и

располож енны х н а

необлученной с то р о н е . В

ближней

необлученной о б л асти р е з к о

ум еньш ается ко л и ч ество

д и сл о к ац и й ,к о то ­

рые

м игрирую т,

по-видим ом у, • в

сто р о н у напряженной

о б л асти

в о

врем я

л а зе р н о го

в о з д е й с т в и я .

Это

явл ен и е

особенно ч етк о

н аблю дается

н а

к р и с та л л а х

РЬТе

, f lè S n f e

, характеризую щ ихся ку б и ч еско й с т р у к т у ­

р о й .

По м ере п о с л е д о в а т е л ь н о го

сн я ти я сл о ев э т о г о

м атер и ал а о б н а -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

129

 

 

 

а

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

Р и с .2 .

О тносительное изменение

Se

н а п о в ер х н о сти Æ

7 а -

 

ÔÎ2 Se 5

согласн о данным прибора

" S u p er P robe

-

733

»

 

 

а - о б л у ч е н н а я поверхность

= 5

дж /см*) ;

о

-

не облучен­

 

н ая поверхность

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

рузш ваю тся

вы деления второй

фазы

’’игольчатой"

формы,

которы х

в бо­

лее глубоких слоях

меньше,

а затем исчезаю т совсем .

 

 

 

 

 

На поверхности, облученной большей

эн ер ги ей ,

после

с е л е к т и в ­

н ого травлен и я под оптическим микроскопом ямки

тр авлен и я

не

обна­

руживаю тся,

а наблю дается како й -то холмистый

рел ьеф .

При р а с см о т ­

рении при больших увеличениях хИООО

в

электронном

микроскопе р е ­

плики, снятой с этой поверхности,

э т о т

рельеф

ц р ед став л я ет собой

сливающиеся между собой очень мелкие

ямки

тр ав л ен и я .

 

 

 

 

И сследование

влияния л азер н о го

в о зд ей ств и я

н а

п о вер х н о сть

изучаемых

образцов

с плотностями

эн ер ги й ,

близкими

к п о р о гу

р а з ­

руш ения,

п о к азал о ,

ч то при

такой

обработке

происходит и сп арен и е

одной или даже нескольких (в случае

тверды х р аств о р о в )

ком понент

полупроводника

и

соответствен н о

ее

обогащение

другими

ком понента­

ми. Т ак,

согласн о

данным, полученным н а м икроанализаторе

" S u p e r

P ro b e - 7 3 3 " ,

при

облучении поверхности

CJSÔ

и

 

 

 

импульсами

л а з е р а с

плотностям и эн ерги и ,

достаточными для

п лавл ен и я

припо­

верхн остн ого с л о я ,

происходит

преимущ ественное

испарение

кадм и я,

130

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Соседние файлы в папке книги