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

S_нак/S_вых 56

l, м*10^-1 57

U, B 58

F, м 65

U, B 65

R, м 66

U, B 66

U_ск, В 70

U_ск, 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.