Preview

Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники

Расширенный поиск
Том 18, № 3 (2015)
Скачать выпуск PDF
https://doi.org/10.17073/1609-3577-2015-3

157-171 377
Аннотация

Представлен обзор, посвященный технологии формирования трехмерных структур в подложках  карбида кремния. Технологически эта задача решается ионно−стимулированным плазмо-химическим травлением в различных его вариациях, и наиболее успешно — с помощью источника с индуктивно связанной плазмой (ICP).

Карбид  кремния состоит из кремния и углерода, которые в реакции со фтором образуют летучие фториды. Реакция травления идет при взаимодействии кремния и углерода с активными радикалами и ионами фтора. Поэтому для плазмохимического травления карбида кремния используют фторсодержащий газ, в большинстве случаев — шестифтористую серу SF6 (часто с добавкой кислорода и иногда  аргона). В качестве масок при плазмохимическом травлении карбида кремния применяют  материалы, не взаимодействующие с фтором. Преимущественно это пленки металлов Cu, Al и Ni, реже — пленки оксида кремния.

Особо  важное технологическое направление, связанное с плазмохимическим травлением подложек SiC с нанесенными на них эпитаксиальными слоями GaN, — это получение в них сквозных  отверстий и их последующая металлизация.

Приведены примеры использования источников ICP для формирования трехмерных структур с микро− и наноразмерами в карбиде кремния.

В том числе рассмотрено формирование сквозных  отверстий в подложках карбида кремния с эпитаксиальными слоями нитрида галлия.
172-178 306
Аннотация
Приведен исторический обзор рынка поликремния, начиная с 80−х годов XX  в., и предложена периодизация развития рынка. Выделены два этапа развития солнечной энергетики и мирового производства поликремния. Дано описание исторической динамики рынка поликремния, включая технологические оценки,  возможности поставки, производственные затраты и тенденции использования. Отмечено, что сложилась новая  олигопольная структура рынка поликремния, и новые производители, особенно из Азии, вошли в ограниченное число участников. Это привело к более чем 10−кратному увеличению мировых производственных мощностей, или в абсолютных цифрах к 320 тыс. т/год  в период 2005—2015 гг. Длительное и разрушительное воздействие на цены, вызванное избыточной мощностью и конкуренцией, привело в среднем к снижению цен на поликремний на 30 % в год за прошедшие четыре  года.  Сложившиеся таким образом цены на поликремний являются крайне низкими, что не способствует появлению новых участников рынка. Однако при отсутствии макроэкономического замедления экономики высока вероятность, что перепроизводство поликремния будет сбалансировано растущим потреблением в ближайшие 3—4  года.  Тогда сегодняшние низкие  цены на поликремний не позволят отрасли перейти в разряд инвестиционно−привлекательных. Инвестиционно−привлекательная ситуация на рынке является необходимым условием перехода к следующему, третьему этапу развития рынка поликремния, поскольку строительство современных предприятий по выпуску поликремния характеризуется значительными финансовыми затратами, и этот фактор будет только возрастать. Предложены оценки уровня инвестиционно−привлекательной цены на поликремний с привлечением понятия  внутренней нормы доходности инвестиционного проекта. Очерчена область наиболее вероятных показателей — цена поликремния, объемы производства, удельные капитальные инвестиции и текущие удельные затраты, — которые должны сложиться к наступлению третьего этапа развития рынка поликремния.

Материаловедение и технология. Полупроводники

179-188 308
Аннотация

Рассмотрены особенности легирования кристаллов электрически активными примесями методом термомиграции  (ТМ) двух− и трехкомпонентных жидких зон в сравнении с диффузионным легированием (на примере кремния).

Установлено, что концентрационный диапазон легирования миграцией двухкомпонентной зоны значительно уже диапазона легирования диффузией. Введение в жидкую фазу  третьего компонента позволяет расширить диапазон легирования термомиграцией до значений, превышающих диапазон  легирования той же примесью методом диффузии. Применительно к кристаллам кремния указанная технологическая особенность метода ТМ обеспечивается при использовании трехкомпонентных зон GaxAl1−xSi и SnxAl1−xSi.

Показано, что скорость легирования кристаллов методом ТМ в технологически значимых  ситуациях на порядки превышает скорость легирования диффузией. Слои, легированные термомиграцией стабильно движущихся жидких зон, структурно  более совершенны, чем диффузионные слои. Показано, что легирование методом ТМ может быть реализовано в технологии получения полупроводниковых приборных структур при условии, что их планарные размеры и толщины составляют десятки микрометров и более.

189-194 512
Аннотация

Представлены экспериментальные результаты, показывающие возможность получения кремния марки «солнечный»  путем рекристаллизации металлургического кремния в легкоплавких металлах, например олове, и выращиванием из полученных чешуек, после их дополнительной химической подготовки, монокристалла кремния по методу Чохральского. Проведены эксперименты по очистке легкоплавкого металла (олова) после завершения цикла получения кремниевых чешуек с  целью повторного его использования. Очистка олова осуществлена методом  вакуумной  дегазации расплава олова, его фильтрацией, а затем зонной перекристаллизацией. Качественный и количественный анализ исходных материалов кремния и олова и их состав после различных стадий технологического процесса осуществлены методом рентгенофлуоресцентного анализа. Структурные  особенности полученных кремниевых чешуек исследованы методом растровой электронной микроскопии. Проведены измерения типа электропроводности методом горячего зонда и удельного электрического  сопротивления полученного монокристаллического слитка кремния четырехзондовым методом. Показано, что выращенный монокристаллический слиток имеет состав по кремнию ≥ 99,999 % (вес.), n−тип проводимости, его удельное электрическое сопротивление составляет не менее 2 Ом • см. Описанные параметры соответствуют кремнию марки «солнечный»  и подтверждают возможность его получения из металлургического кремния путем рекристаллизации в легкоплавких металлах, например олове.

Материаловедение и технология. Диэлектрики

195-200 308
Аннотация

Представлена серия экспериментальных исследований с целью подтверждения основных  теоретических аспектов ионно−электронной эмиссии. Установлена возможность практической реализации метода оперативного контроля процессов реактивного ионно−лучевого травления различных диэлектрических тонкопленочных материалов электронной техники. Проведена серия экспериментов по изучению  электронной эмиссии на специально сформированных тонкопленочных  многослойных гетерокомпозициях: Si3N4/Si, Ta2O5/Al/Si and Al/TiO2/Si.

Приведена оценка  влияния наведенного поверхностного потенциала в диэлектрической пленке  на интегральный сигнал  вторичных электронов при реактивном ионно−лучевом травлении. Обоснована зависимость эмиссионных свойств тонких диэлектрических пленок от электрического поля, образованного в диэлектрике поверхностным потенциалом, наводимым ионным пучком в процессе реактивного ионно− лучевого травления.

Отмечено, что уровень тока вторичных электронов с поверхности диэлектрических пленок,  осажденных на подложки из различных материалов, отличается по величине, т. е. определяется эмиссионными свойствами подложки. Показано, что напряженность электрического поля, возникающая в диэлектрической пленке  под влиянием наведенного потенциала, создает предпосылки для возникновения малтеровской эмиссии, определяемой свойствами собственно диэлектрика и свойствами подложки.

Материаловедение и технология. Магнитные материалы

201-204 320
Аннотация

Магнитоимпедансный эффект в ферромагнитных аморфных микропроводах является идеальной основой для разработки высокочувствительных сенсоров слабых магнитных полей  с разрешением до нескольких микроэрстед. Приведены результаты исследования температурной зависимости сигнала датчиков с магниточувствительным элементом на основе аморфных кобальт−содержащих микропроводов с геликоидальной магнитной анизотропией. Также рассмотрено и влияние температурной обработки на недиагональный магнитоимпеданс (МИ) в них. Установлено; что определенные режимы отжига МИ−датчиков; включающих микро-провод с электрическими контактами и детектирующую катушку; увеличивают чувствительность выходного сигнала к осевому внешнему магнитному полю и уменьшают его зависимость от температуры.  В процессе изучения данного явления была разработана методика термической обработки датчиков на основе аморфных микропроводов и проведено исследование влияния режимов отжига на чувствительность и температурную стабильность недиагонального магнитоимпеданса в микропроводах. После проведения термообработки при температуре отжига 160 °С в течение 2—3 мин наблюдали увеличение чувствительности датчиков к осевому внешнему полю на 25 % и снижение зависимости сигнала от температуры почти в 2 раза. Эти изменения связаны с релаксацией внутренних напряжений; которые определяют эффективную магнитную анизотропию аморфного МИ−провода.

Физические свойства и методы исследования

205-211 294
Аннотация

Описаны методы и результаты исследования структуры и морфологии поверхности дифенил−2,2',4,4'−тетраамина, полученные при создании тонкопленочной мишени пироэлектрического электронно−оптического преобразователя (пироЭОПа). Квантово−химическое моделирование (HF/MP2, базис cc−pVDZ) свойств единичной молекулы  дифенил−2,2',4,4'− тетраамина (ДФТА) позволяет сделать выводы о природе пироэлектрических свойств поликристаллов этого материала, так как водородные связи между молекулами в поликристалле слабее внутримолекулярных связей. Исследования проведены методами рентгено−структрного анализа, оптической микроскопии в поляризованном свете, растровой электронной микро скопии,  ИК−Фурье−спектроскопии, измерения поверхностного заряда пироэлектрического образца при нагреве с использованием принципа синхронного детектирования, испытания образцов мишеней пироЭПОв   на специально изготовленной высоковакуумной установке. Описаны методы изготовления пироэлектрической мишени. Изготовлены действующие образцы пироЭОПов на основе ДФТА (λ = 8÷14 мкм, мишень диаметром 18 мм, число чувствительных элементов 640 × 480) в металлокерамическом корпусе и компактного тепловизора с разрешением до 320 × 240 и температурной чувствительностью ~0,2  К в режиме панорамирования.

212-220 279
Аннотация

Изучен примесный и фазовый состав лент катодных сплавов Pd—Ba и Pt— Ba, полученных на установке дуговой плавки А 535.02ТО  по технологии, разработанной в АО «НПП «Исток им.  Шокина». Установлено, что концентрация вредных примесей (C, Zn, Cu, Al) в исследованных образцах не превышает допустимой нормы. Ленты состава Pd—Ba содержат повышенную концентрацию Ba, однако  это не сказывается на их качестве.

Подтверждена обнаруженная ранее превалирующая двухфазность сплавов Pd—Ba и Pt—Ba: одна из фаз — интерметаллическое соединение (Pd5Ba, Pt5Ba),  вторая — благородный металл (матрица). При этом интерметаллид очень неравномерно распределен в матрице металла платиновой группы, что существенно понижает эксплуатационные  характеристики катодов на основе этих сплавов. Впервые показана высокая эффективность просвечивающей электронной микроскопии для исследования катодных сплавов Pd—Ba и Pt—Ba.

В сплаве Pd—Ba впервые обнаружена фаза Pd2О. Это может приводить к существенному понижению коэффициента вторичной электронной эмиссии и падению эксплуатационных характеристик приборов на базе этого сплава. Определен размер зерен Pd и Pd5Ba в сплавах Pd—Ba, и зерен Pt и Pt5Ba в сплавах Pt—Ba. Обнаружено, что во всех зернах Pd и Pt5Ba наблюдается высокая плотность хаотически расположенных дислокаций, внутри зерен Pt5Ba имеются напряжения.

Приведены рекомендации по совершенствованию существующей технологии получения лент катодных сплавов Pd—Ba и Pt—Ba.

221-228 310
Аннотация

Дан анализ влияния объемных и поверхностных дефектов подложек SiC на структуру и некоторые электрофизические параметры выращенных на них эпитаксиальных слоев AlGaN/GaN нитридных гетероструктур. В подложках из карбида кремния обнаружено наличие областей с внутренними напряжениями, источниками которых, как правило, являются пластинчатые включения, обогащенные углеродом. Экспериментально показано, что наличие внутренних  напряжений в SiC может влиять на микрорельеф эпитаксиальных пленок в областях над напряженными участками. Установлено,  что в областях эпитаксиальных пленок,  выращенных над областями с внутренними напряжениями в объеме подложек SiC, наблюдается резкое ухудшение  электрических параметров. В слоях AlGaN/GaN обнаружено наличие ряда примесей, попадающих в них в процессе эпитаксии.



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1609-3577 (Print)
ISSN 2413-6387 (Online)