Буферные слои в гетероструктурах

Рассмотрена проблема выбора архитектуры буферных слоев при разработке типовых моделей различных гетероструктур с контролируемым уровнем механических напряжений и низкой плотностью дефектов в объеме и на границах слоев. Установлено, что эти характеристики зависят от качества поверхности исходных подложечных пластин, процедуры подготовки подложек к процессу эпитаксии, композиции буферных слоев. Отмечено, что качество поверхности подложек наиболее объективно оценивается по величине прихвата непосредственно сращенных пластин. Показано, что значение прихвата ниже 107 Па — это чаще всего наблюдаемая в эксперименте величина. В этом случае поверхность подложек характеризуется достаточно заметной шероховатостью, на ней присутствуют различные загрязняющие элементы и химические соединения, кластеры и пылевидные частицы, а также дефекты структуры различной размерности. Кроме того, поверхность подложки определенным образом реструктурирована так, чтобы «оборванные» связи были замкнуты друг с другом. Показано влияние реальной структуры поверхности подложки и совместимости материалов на качество эпитаксиальной пленки. В случае малых различий в параметрах решетки обоснована целесообразность предварительного нанесения на подложку низкотемпературного подстилающего слоя. А при достаточно сильно различающихся параметрах решетки — дополнительных переходных слоев с изменяющимся соотношением компонентов в композиции или в виде сверхрешеток.

гетероструктуры, буферные слои, поверхность подложки, структурные дефекты, загрязнения, реструктуризация, подстилающие слои, промежуточные слои

1. Абгарян, К. К. Типовая модель гетероструктуры для СВЧ− устройств / К. К. Абгарян, В. А. Харченко // Изв. вузов. Материалы электрон. техники. − 2016. − Т. 19, № 1. − С. 47—53.

2. SEMI M1−0699. Specification for Polished Monocrystalline Silicon Wafers. URL: http://ams.semi.org/ebusiness/standards/SEMIStandardDetail.aspx?ProductID=211&DownloadID=1472 (дата обращения: 08.09.2016)

3. Kharchenko, V. A. Problems of reliability of electronic components / V. A. Kharchenko // Modern Electronic Materials. − 2015. − V. 1, iss. 3. − P. 88—92. DOI: 10.1016/j.moem.2016.03.002

4. Суворов, А. Л. Технологии структур КНИ / А. Л. Суворов, Б. Ю. Богданович, А. Г. Залужный, В. И. Графутин, В. В. Калугин, А. В. Нестерович, Е. П. Прокопьев, С. П. Тимошенков, Ю. А. Чаплыгин. − М. : МИЭТ, 2004. − 408 с.

5. Tong, Q.−Y. Semiconductor wafer bonding. Science and technology / Q.−Y. Tong, U. Gösele. − N. Y. : John Wiley & Sons, Inc., 1998. − 320 p.

6. Зенгуил, Э. Физика поверхности / Э. Зенгуил. − М. : Мир, 1990. − 536 с.

7. Физика и химия поверхности. В 2 т. Кн. I. Физика поверхности / Под ред. Н. Т. Картеля, В. В. Лобанова. − Киев : Институт химии поверхности им. А. А. Чуйко НАН Украины ; ООО «НПП «Интерсервис», 2015. − 588 с.

8. Панкратов, С. Поверхности твердых тел / C. Панкратов, В. Панов // Наука и жизнь. − 1986. − № 5, 6. URL: http://n-t.ru/nj/ nz/1986/0501.htm

9. Браун, О. Взаимодействие между частицами, адсорбированными на поверхности металлов / О. М. Браун, В. К. Медведев // Успехи физических наук. − 1989. − Т. 157, вып. 4. − С. 631—666. DOI: 10.3367/UFNr.0157.198904c.0631

10. Чернов, А. А. Современная кристаллография. В 4 т. Т. 3. Образование кристаллов / А. А. Чернов, Е. И. Гиваргизов, Х. С. Багдасаров, Л. Н. Демьянец, В. А. Кузнецов, А. Н. Лабочев. − М. : Наука, 1980. − 401 с.

11. Sugiura, H. Growth of dislocation−free silicon films by molecular beam epitaxy (MBE) / H. Sugiura, M. Yamaguchi // J. Vac. Sci. Technol. − 1981. − V. 19, iss.12. − P. 157—160. DOI: 10.1116/1.571096

12. Бахрушин, В. Е. Получение и физические свойства слаболегированных слоев многослойных композиций. Монография / В. Е. Бахрушин. − Запорожье: ЗИГИУ, 2001. − 248 с.

13. Эпитаксия из газовой фазы. URL: http://silicon3.narod.ru/epitgaz.htm

14. Bolkhovityanov, Yu. B. III−V compounds−on−Si: heterostructure fabrication, application and prospects / Yu. B. Bolkhovityanov, O. P. Pchelyakov // The Open Nanoscience Journal. − 2009. − V. 2. − P. 20—33. DOI: 10.2174/1874140100903010020

15. Болховитянов, Ю. Б. Искусственные подложки GeSi для гетероэпитаксии − достижения и проблемы. Обзор / Ю. Б. Болховитянов, О. П. Пчеляков, Л. В. Соколов, С. И. Чикичев // Физика и техника полупроводников. − 2003. −Т. 37, № 5. − С. 513—538.

16. Болховитянов, Ю. Б. Возможности и основные принципы управления пластической релаксацией пленок GeSi/Si и Ge/ Si ступенчато изменяемого состава. Обзор / Ю. Б. Болховитянов, А. К. Гутаковский, А. С. Дерябин, О. П. Пчеляков, Л. В. Соколов // ФТП. − 2008. − Т. 42, № 1. − С. 3—22.

17. Дэш, У. Рост бездислокационных монокристаллов кремния / У. Дэш // Успехи физических наук. − 1960. − Т. LXXII, вып. 3. − C. 495—520. DOI: 10.3367/UFNr.0072.196011d.0495

18. Анищик, В. М. Наноматериалы и нанотехнологии / В. М. Анищик, В. Е. Борисенко, С. А. Жданок, Н. К. Толочко, В. М. Федосюк. − Минск: Изд. центр БГУ, 2008. − 375 c.

19. Пат. 1771335 (РФ). Способ получения эпитаксиальных структур на основе арсенида галлия / А. А. Захаров, Г. Ф. Лымарь, М. Г. Нестерова, А. Е. Шубин, 2000