Введение к работе
Актуальность проблемы. Перспектива создания новых приборов твердотельной электроники- во. многом определяется, синтезом многослойных тонкопленочных эпитаксиальных гетероструктур с заданными физическими свойствами. Особое место при этом занимает эпи-таксиальный рост пленок на монокристаллических подложках различной природы и создание структур типа металл-диэлектрик-полупроводник. Основным требованием при создании такой системы является близость параметров кристаллических решеток этих материалов. Система CoSl2 (металл) -S1 (полупроводник)- CaF2 (диэлектрик) является уникальной, и "представляет собой набор материалов с идентичной кристаллической структурой и весьма близкими значениями постоянных решеток. На основе такой' системы можно создавать новые БИС. УБИС. СВЧ-приборы, солнечные элементы, детекторы излучения разной частоты с уникальными параметрами.
К настоящему времени наиболее детально исследованы процессы кристаллического роста ...пленок CaF2 на поверхности Si. Имеется ряд работ и по системам CoSi2/Si и Sl/CoSi2. Эти исследования, в основном, относятся к ориентации (Ш) S1.
В последние годы возрос интерес к системам типа Si-CoSi2-Si, в особенности с ориентацией (100). Это связано с возможностью создания на их основе транзисторов с металлической и проницаемой базой (ТМБ и ТПН).
Однако до сих пор остаются неясными многие аспекты кристаллического роста тонких плёнок CoSi2 на поверхности Si, не изучены физические свойства данных структур, имеются расхождения в интерпретации экспериментальних результатов. Отсутствуют достоверные сведения о концентрационных профилях распределения атомов на границе контактирующий металл-система Si/CoSi2. и о параметрах решетки тонких пленок-CoSi2/Sl. Электронная структура этих систем практически не исследована.
Актуальность и важность подобных исследований с практической точки зрения обусловлена необходимостью создания новых типов тонкопленочных эпитаксиальных гетероструктур для приборов микроэлектроники, а также получения достоверных сведений о процессах, происходящих в пленке и на границе раздела пленка-подложка при эпитаксиальном ро.сте таких тонких пленок.
Цель работы - исследование, состава, электронной и кристаллической структуры и электрофизических свойств тонких пленок
CoSi2/Si(lOO) и Si/CoSi2(100) в процессе их эпитаксиального роста, а также определение оптимальных режимов получения совершенных пленок и выяснение механизмов их роста. Научная новизна работы.
-
Экспериментально изучены закономерности молекулярно-луче-вого и твердофазного эпитаксиального' роста пленок CoSi2 на SH100) и пленок Si на поверхности CoSi2(100) в различных структурных комбинациях; на различных этапах эпитаксиального роста определены состав, кристаллическая структура, оптические и электрофизические свойства поверхности пленок.
-
Впервые изучена электронно-зонная структура поверхности пленок CoSi2. Показано что CoSi2 является узкозонным (Еє<0.5 эВ), вырожденным полупроводником с р-типом проводимости.
-
Впервые показана возможность создания контактов к ультратонким слоям с помощью низкоэнергетической имплантации ионов.активных металлов. Праведено сравнительное изучение влияния ионной имплантации на эмиссионное свойства Pd. W и пленок Si/CoSi2. Выявлено, что образование химических связей между атомами Si и Вг способствует получению -надежных >омическихконтактов субмикронноР толщины.
Основные положения., выносимые на зашиту. .
-
Оптимальные режимы получения совершенных эпитаксиальньк пленок CoSi2 и Si. например, при МЛЭ росте CoSi2 оптимальные режимы: скорость роста 0.5 +'2 А/с. Тр =600-650 С.
-
Новые экспериментальные данные об электронной и кристаллической структуре, оптических и электрофизических свойства: пленок CoSi2/Si(100) И Si/CoSi2(100).
-
Механизмы изменения электрофизических свойств эпиплено] при температурном отжиге: Установлено,что зависимость р(Т0) дл CoSi2/Si проходит через минимум при Т=650-700С. Уменьшение при увеличении Т до 650-700С объясняется улучшением упорядочен ности пленки и уменьшением числа несвязанных атомов Со и Si. увеличение р при Т>700-800С связано с образованием островково пленки.
-
Способ, получения омических контактов на поверхности ..апи пленок с применением низкоэнергетической ионной имплантаци (ионы Ва с энергией Е0=0.5-5 кэВ).
Научная и практическая ценность работы:
Установлены основные закономерности механизмов молекуляр-
но-лучевого и твердофазного- ацитаксиального роста пленок
CoSi2/Sl(lOO) и Sl/CoSl2(lOO). которые имеют важное значение для развития теории- гетероэпитаксиального роста пленок на поверхности монокристаллов. Результаты могут быть использованы при создании новых многослойных гетероструктурных пленок типа МДП. ПМП, необходимых для приборов микро и СВЧ-электроники; а также в учубном процессе при подготовке лекционных и практических занятий со студентами материаловедческих и электрических специальностей в ВУЗах.
Результаты экспериментальных исследований включенные в диссертационную работу, получены непосредственно автором. При получении пленки методом МЛЭ и в обсуждение этих результатов участвовали Ташатов А.К. и Эгамбердиев. Б.Э.
Апробация работы. Основные результаты диссертации опубликованы в 14 работах и обсуждались на XII Международной конференции по взаимодействию ионов с поверхностью (Москва, 1995), XIII Международном симпозиуме-по вторичной электронной, фотоэлектронной эмиссиям и "спектроскопии поверхности твердого тела (Ташкент. 1994), Первой Республиканской ..конференции по физической электронике (Ташкент; 1995), IV Всероссийской конференции по модификации свойств конструкционных ^материалов пучками заряженных частиц (Томск, 1996). Всероссийском симпозиуме по эмиссионной электронике (Рязань, 1996), Научно-технических конференциях профессоров, преподователей, ' аспирантов и научных работников ТашГТУ (Ташкент. 1994, 1995. 1996).
Структура и объем диссертации:
