- •Технология получения тонкопленочных структур для оптоэлектроники на основе опытной установки ионно-лучевого осаждения
- •Новочеркасск 2006 оглавление
- •Введение
- •Глава 1 обзор литературы и проблематика работы
- •1.4. Постановка задачи исследования
- •1.5 Вывод
- •Глава 2 процесс осаждения из ионого пучка и расчет основных параметров ионно-лучевой установки
- •2.1 Методика распыления вещества в плазме.
- •2.2 Источник ионов
- •2.3 Система формирования и управления ионным пучком
- •2.3.1 Система экстракции
- •2.3.2 Система фокусировки
- •2.3.3 Система сканирования
- •2.4 Нанесение покрытия управляемым ионным пучком
- •2.5 Вывод
- •Глава 3 особенности вакуумной системы для ионного осаждения
- •3.1 Вакуумные параметры системы.
- •3.2 Система откачки вакуумной арматуры установки.
- •3.3 Система управления вакуумными насосами
- •3.4 Вывод.
- •Глава 4 Расчетные и экспериментальные параметры тонких пленок и структур, полученные с помощью ионно-лучевого осаждения
- •4.1 Физические принципы осаждения тонких пленок
- •4.2 Математическая модель расчета физико-механических свойств покрытий и экспериментальные данные образцов ионно-лучевого осаждения.
- •4.3 Расчетные и экспериментальные данные получения омических контактов, полупроводниковых слоев и металлической гребенки при ионно-лучевом осаждении.
- •4.6 Вывод
- •Список используемой литературы
Южно-Российский Государственный Технический Университет
На правах рукописи
Письменский Максим Васильевич
Технология получения тонкопленочных структур для оптоэлектроники на основе опытной установки ионно-лучевого осаждения
Специальность 05.27.06 - “Технология и оборудование для производства полупроводников, материалов и приборов электронной техники”.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук
кандидат технических наук, доцент
Сысоев Игорь Александрович.
Новочеркасск 2006 оглавление
d , мм 49
Sнак/Sвых 56
l, м*10-1 57
U, B 58
F, м 65
U, B 65
R, м 66
U, B 66
Uск, В 70
Uск, В 71
R, мкм 75
Vr2, мкм/c 76
I, мкА 76
L, см 77
Расчетные и экспериментальные параметры тонких пленок и структур, полученные с помощью ионно-лучевого осаждения 101
F·1010, 112
Н/м2 112
r, а.е. 112
Введение
Основная тенденция развития технологии полупроводниковых приборов и солнечных элементов в частности - повышение контролируемости технологических процессов и степени их совместимости.
Способ локальной эпитаксии из пучков низкоэнергетических ионов выделяется возможностью контроля и управления важнейшими параметрами потока осаждаемых частиц (энергия, плотность потока, состав и др.). Это позволяет получать пленочные материалы с определенной топологией и заданными свойствами и структурой, обладающие повышенной адгезией к подложке, а также квантово-размерные структуры, использование которых очень перспективно. Интересным приложением эпитаксии пленок из ионных пучков является возможность получения метастабильных при нормальных условиях структур, нереализуемых традиционными методами.
Другой отличительной особенностью данного метода является возможность реализации технологической обработки пластины в замкнутом цикле, что исключает нарушающее воздействие внешней среды, исключает необходимость создания условий дорогостоящей чистой комнаты и позволяет полностью автоматизировать процессы обработки, поскольку все управление установкой можно осуществлять путем изменения соответствующих электрических величин. Кроме того, безмасочный и безрезистивный процесс на основе данного метода значительно упрощает технологию в целом, исключив обычные способы формирования рисунка и благодаря упрощению процесса, увеличивается выход годных приборов.
Ионное осаждение возможно проводить как сфокусированным пучком, для получения локальных структур, так и пучком, разведенным в растр, если необходимо нанесение слоев на всю площадь пластины. С помощью ионного осаждения можно получать слои самых различных элементов: полупроводников, металлов, оксидов, нитридов. С точки зрения изготовления приборов еще более важен тот факт, что одним и тем же методом можно в принципе последовательно осаждать полупроводниковые, изолирующие и металлические слои в чистых вакуумных условиях. Вариацией энергии падающих на подложку ионов в технологической камере могут проводится различные операции: очистка подложки, синтез сложных соединений, эпитаксиальный рост различных структур. Ионно-лучевая технология позволяет применять наиболее эффективный и качественный метод тонкой очистки поверхностей от загрязнений ― ионную бомбардировку, при которой происходит распыление поверхностных слоев мишени. Происходит очиска поверхности подложки, контактировавшей с окружающей средой, удаляются загрязнения вызванные адсорбированными атомами газа, слоем естественного окисла, атомами и молекулами, сорбированные поверхностью в процессе предшествующих химических обработок, данный процесс высоко и эффективен и не требует больших энергетических затрат.
Таким образом, учитывая все вышесказанное, можно придти к выводу, что основной отличительной особенностью проектируемой установки является ее универсальность и перспективность. Солнечные элементы, полученные с помощью установки ионно-лучевого осаждения, будут отличаться качеством и низкой себестоимостью.