Введение к работе
Актуальность темы. Экспериментаторы и технологи достаточно давно оперируют со структурами и объектами, характеризуемыми нанометровыми размерами. Это относится прежде всего к различным поликристаллическим материалам, керамикам, многослойным тонкоплёночным структурам. Физические процессы, происходящие при формировании и функционировании структур с нанометровыми размерами, существенно отличаются от процессов, протекающих при использовании традиционных технологий и размеров [1]. Современное состояние вопроса характеризуется выделением нанотехнологии в самостоятельную научную и техническую дисциплину и её структурированием на более специальные разделы [2, 3]. Переход к нанометровым размерам позволяет формировать структуры и функциональные элементы с новыми свойствами.
Основой большинства элементов, используемых в СВЧ-технике, опто- и микроэлектронике, являются полосковые электропроводящие структуры. В последнее время интенсивно развивалась технология их формирования на основе объединения традиционных технологий микроэлектроники (термическое, электронно-лучевое, магнетронное и ионное распыление; фото-, и электронная литография; ионное, плазменное и химическое травление) с элементами высоких технологий (молекулярно-пучковая эпитаксия (МПЭ) и сканирующая туннельная микроскопия (СТМ)). Особую актуальность приобрели методы формирования полосковых элементов на основе полупроводниковых и металл-диэлектрических многослойных структур (в том числе сверхрешетки) со слоями толщиной несколько нанометров или имеющих поперечный размер того же порядка [4-6]. Бурное развитие этой области и обуславливает необходимость разработки новых технологических методов формирования таких структур. Цель работы — исследование процессов, протекающих при формировании полосковых проводящих структур с нанометровыми размерами и разработка новых технологических приемов создания таких структур. В технологическом плане такая задача требует нестандартных подходов, основанных на использовании существенно новых технических решений в комбинации с традиционными. Для достижения этой цели в работе решались следующие задачи:
формирование полосковых элементов на основе многослойных полупроводниковых лазерных структур с толщиной активной области 10-20 нм;
формирование проводящих полосковых элементов с нанометровой шириной (10-50 нм) и высотой (1-100 нм) на поверхности полупроводников.
Научная новизна. В работе обобщены результаты цикла исследований по формированию проводящих полосковых элементов с нанометровыми характерными размерами. Разработан общий подход, позволяющий использовать техно-
логии разного уровня прецизионности в одном технологическом цикле.
В работе получены и выносятся автором на защиту следующие новые научные результаты:
-
Разработан технологический маршрут создания низкопороговой заро-щенной меза-полосковой лазерной структуры (ЗМШІС), включающей процессы разных уровней прецизионности и чистоты, объединенных путем введения группы технологических операций стандартизации поверхности.
-
Разработана технология повторного эпитаксиального роста на гофрированной поверхности GaAs и AlxGai.xAs при создании ЗМГШС, включающая операции фотолитографии (ФЛ), ионного химического травления, обработки вакуумным ультрафиолетом (ВУФ) и МПЭ полуизолирующих слоев AlxGai.xAs с использованием в условиях МПЭ оксидов мышьяка в качестве источника кислорода;
ЗУ Исследованы процессы локального вакуумного осаждения и модификации поверхности с использованием электронно-полевого воздействия зондом СТМ на адсорбат контролируемого состава на полупроводниковый поверхности проводящих полосковых структур с нанометровыми размерами.
4. Впервые обнаруженны и исследованы новые электрофизические эффекты:
сегрегация углерода на поверхности подложки GaAs в процессе изотермического отжига;
эффект «расщепления» при СТМ-формировании электропроводящих объектов на поверхности (ІП20з)х(8пО2)у в парах диэтилового эфира;
* СТМ-индуцированный пороговый локальный переход проводник-диэлектрик на поверхности SiWx в парах хлороформа. " эффект «близости» при СТМ-формировании диэлектрических областей на поверхности SiWx в парах хлороформа.
5., Разработан метод формирования полосковых проводящих структур с поперечными размерами порядка 200-400 А при СТМ-воздействии на поверхность (I^OsVCSnC^y и SiWx в парах диэтилового эфира.
6. Предложен метод контроля качества подложек GaAs путем определения зависимости интенсивности Оже-пика углерода от времени изотермического отжига и способа модуляции первичного пучка электронов пушки Оже-спектрометра.
Научная и практическая ценность. Полученные в диссертации результаты развивают существующие представления о методах нанотехнологии и физических процессах, сопровождающих формирование многослойных и наноразмер-ных структур. В работе развит системный подход к реализации технологического маршрута их формирования, включающего как элементы высоких техноло-
гий, так и стандартные технологические процессы. Результаты диссертации могут быть использованы для развития технологической базы СВЧ-техники, опто-и микроэлектроники.
Апробация работы. Основные результаты, полученные в диссертации, докладывались и обсуждались на конференциях: 1-ой Всесоюзной конференции «Актуальные проблемы технологии композиционных материалов и радиокомпонентов в микроэлектронных информационных системах», Ялта, 1990; Всесоюзной конференции «Оптоэлектронные информационные системы и средства», Москва, 1990; International Conference NANO-1, Baltimore, 1990; IEEE international Solid-State Circuits Conference, San-Francisco, 1992; International Conference NANO-2, Moscow, 1993; International Conference NANO-3, Denver, 19$4; "42-National Symposium of American Vacuum Society", Minneapolis, 1995; International Conference NANO-4, Beijing, 1996; Workshop "Russian Research and Development Activities on Nanoparticles and Nanostructured Materials", St.-Peterburg, Л$97; 7-я Международная крымская конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» Крымико-97, Севастополь, 1997.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 20 печатных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и списка используемой литературы, включающего 75 названия. Работа изложена на 110 страницах и содержит 36 рисунков.
