WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

Это в свою очередь обусловливает существенное разХарактер поведения других характеристик системы личие поверхностных концентраций адатомов кремния можно проследить на рис. 2 для частного случая равени германия. Выполняемое в этом диапазоне значений ства предэкспоненциальных множителей частот распада 0 частот распада SiH условие Si Ge отвечает ресилана и германа SiH = GeH. Выбор данного условия 2 зультатам экспериментов, обнаруживающим проявление не принципиален, так как расчеты показывают весьма эффекта накопления атомов германия на поверхности слабую зависимость решений системы (2) от значений роста пленок Si1-xGex [24]. В пределах областей II, параметра GeH. Из рис. 2 видно, что немонотонный хотя и выполняется условие rSi > rGe, оба эти параметра характер поведения параметра rSi при переходе от остаются близкими к 1, приводя к выполнению обратноодного решения системы (области I на рис. 3) к другому го соотношения Si Ge во всем диапазоне изменения (области II) аналогичным образом сказывается и на параметра SiH.

поведении параметра rGe (рис. 2, a), и на поведении Неоднозначность выбора значений параметров систеконцентраций адатомов кремния Si и германия Ge на мы, связанная с неопределенностью выбора решения поверхности растущего слоя (рис. 2, b). Поверхностсистемы уравнений (2), требует привлечения дополные концентрации радикалов гидридов (SiH, GeH ) 2 и концентрация свободных „болтающихся“ связей fr нительной экспериментальной информации. В качестве такого критерия, конкретизирующего выбор, например, монотонно возрастают с уменьшением скорости распада значения частоты распада моносилана, мы рассмотрели моносилана во всем допустимом диапазоне изменений поведение коэффициента сегрегации S, определяемого параметра SiH.

отношением В интервале значений скорости распада силана xs S =.

SiH < 1, соответствующих областям значений параметx Физика и техника полупроводников, 2007, том 41, вып. 64 Л.К. Орлов, С.В. Ивин Рис. 5. Температурные зависимости параметров системы (a, b) и поверхностных концентраций (c, d). Расчет выполнен при 0 SiH2 = GeH2 = 3. На рис. a: 1, 3, 5 — rSi; 4, 6 — rGe. На рис. b: 3, 5 — SiH2; 4, 6 — GeH2 ; 7, 8 — S. На рис. c: 1, 3, 5 — Si;

2, 4, 6 — SiH2. На рис. d: 3, 5 — Ge; 4, 6 — GeH2; 7, 8 — fr. Содержание Ge в пленке (на рис. a–d) x: 1, 2 —0; 3, 4, 7 — 0.008;

5, 6, 8 — 0.026.

Здесь пиролиза гидридов на ростовой поверхности. Переход rGeGe от одного решения, соответствующего малым значениx = rSiSi + rGeGe ям SiH, к другому, с высокими скоростями пиролиза молекул, необходимо проводить, однако, в соответствии — объемная концентрация германия в слое Si1-x Gex, с условиями задачи, т. е. с сохранением скорости роста пленки и степени заполнения ее поверхности водородом.

Ge xs = Проведенные расчеты позволяют провести качественSi + Ge ное рассмотрение температурных зависимостей дру— поверхностная концентрация атомов германия. Ха- гих характеристик системы, включая поверхностные рактерная зависимость коэффициента сегрегации герма- концентрации продуктов распада гидридов. Некоторые ния от частоты пиролиза силана изображена на рис. 2, a представления о характере изменения этих величин в (кривые 3, 3 ). Сопоставление решений при SiH < 1 диапазоне рабочих температур дают зависимости, преди SiH > 1 показывает, что выбор значений параметра ставленные на рис. 4, 5. При расчетах предполагалось, SiH в областях I приводит к результатам, более соот- что отношение частот распада молекул силана и герветствующим опыту. Известно [24,25], что коэффициент мана определяется только энергиями активации соотсегрегации в зависимости от состава выращиваемого ветствующих процессов, что предполагает равенство сослоя, используемого технологического метода и кон- ответствующих им предэкспоненциальных множителей 0 кретных условий эксперимента варьируется в диапазоне SiH = GeH.

3 значений 20-80. Таким образом, реальное время распада Рассмотрим прежде всего ситуацию, соответствуюмоносилана в условиях ростового эксперимента, соглас- щую высоким (порядка 30-50) значениям коэффициента но рис. 3, составляет величину от 1.5 до 3 с. Анализ сегрегации S (рис. 2, a, кривая 3 ) и отвечающую реалькривых на рис. 2, 3 тем не менее показывает, что в ным условиям эксперимента [25]. На рис. 4 время жизни системе можно добиться уменьшения коэффициента се- молекул силана на поверхности в диапазоне температур грегации германия путем простого увеличения скорости 450-700C выбрано близким к 3-4 с, моногермана — Физика и техника полупроводников, 2007, том 41, вып. Особенности пиролиза молекул на эпитаксиальной поверхности при росте слоев Si1-xGex... порядка 2 с. Значения коэффициентов встраивания ато- максимума, смещающегося в сторону уменьшения промов кремния rSi и германия rGe, а также температурная центного содержания германия в слое с повышением зависимость коэффициента сегрегации S представлены температуры роста. Данный факт многократно обсуна рис. 4, a, c. Сопоставление кривых на рисунках пока- ждался ранее в различных работах [15,22] и отражается, зывает, что снижение температуры роста может приво- в частности, в росте коэффициентов встраивания с дить к изменению типа решения, сопровождающемуся увеличением x при низкой температуре эпитаксии и, уменьшением сегрегационного накопления атомов гер- наоборот, в их падении — при высокой Tgr.

мания на поверхности роста. Коэффициент сегрегации Таким образом, проведенный анализ показывает, что также падает и с увеличением потока моногермана к выбор исходных параметров системы, в частности, скоповерхности (с ростом x).

рости распада гидридов на поверхности, чему часто При пониженных температурах роста Tgr < 600C не уделяется особого внимания при расчетах, может скорость роста пленки Si1-xGex выше, чем скорость приводить к принципиально различным типам решений, роста пленки Si, что связано с более низким уровнем отличающихся значениями коэффициента сегрегации заполнения водородом поверхностных состояний слоя адатомов германия на поверхности роста.

Si1-xGex. Меньшее содержание водорода на поверхности Данная работа выполнялась при поддержке МНТЦ в обусловливает увеличение подвижности адатомов кремрамках проекта № 2372.

ния, определяющих скорость роста пленки. При температурах роста выше 600C снижение концентрации Авторы выражают благодарность Т.Н. Смысловой и водорода компенсируется ростом поверхностной конценС.А. Никитиной за помощь, оказанную при проведении трации атомов германия, что в свою очередь приводит численных расчетов, а также доц. А.В. Потапову, прочик более низким скоростям роста пленки Si1-xGex по тавшему рукопись и сделавшему ряд ценных замечаний.

сравнению со скоростью роста пленки Si.

Выбор решений системы уравнений (2), соответствующих низким значениям времени распада молекул гидСписок литературы ридов (SiH > 1), приводит, как уже говорилось выше, к относительно низким значениям как коэффициентов [1] D.W. Greve. Mater. Sci. Engin., B18, 22 (1993).

встраивания атомов кремния, так и значений поверх[2] B.S. Meyerson. Appl. Phys. Lett., 48, 797 (1986).

ностной сегрегации. Сопоставление кривых 3, 5 на [3] H. Hirayama, T. Tatsumi, A. Ogura, N. Aizaki. Appl. Phys.

рис. 5, c, d показывает отсутствие накопления атомов Lett., 51, 2213 (1987).

германия на поверхности во всем температурном интер- [4] Le Thanh Vinh, V. Aubry-Fortuna, Y. Zheng, D. Bouchier, C. Guedj, G. Hincelin. Thin Sol. Films, 294, 59 (1997).

вале Si >Ge, что входит в противоречие с имеющими[5] K.J. Kim, M. Suemitsu, M. Yamanaka, N. Miyamoto. Appl.

ся экспериментальными данными. Однако существоваPhys. Lett., 62, 3461 (1993).

ние подобного решения интересно тем, что в принципе [6] S.Y. Park, J. D’Arcy-Gall, D. Gall, J.A.N.T. Soares, Y.W. Kim, появляется возможность избежать проявления эффекта H. Kim, P. Desjardins, J.E. Greene, S.G. Bishop. J. Appl. Phys., поверхностной сегрегации путем простого увеличения 91, 5716 (2002).

скорости протекания процесса пиролиза молекул гидри[7] A. Vittadini, A. Selloni. Phys. Rev. Lett., 75, 4756 (1995).

дов на ростовой поверхности.

[8] R. Chelly, T. Angot, P. Louis, D. Bolmont, J.J. Koulmann.

Анализ температурных зависимостей на рис. 4, 5 Appl. Surf. Sci., 115, 299 (1997).

[9] C. Mukherjee, H. Seitz, B. Schroder. Appl. Phys. Lett., 78, показывает, что если даже предположить чисто акти3457 (2001).

вационный характер зависимостей SiH (Tgr), GeH (Tgr), 2 [10] Л.К. Орлов, А.В. Потапов, С.В. Ивин. ЖТФ, 70 (6), температурный ход коэффициентов встраивания оказы(2000).

вается более сложным. Характер поведения коэффици[11] A. Santoni, J. Lancok, S. Loreti, I. Menicucci, C. Minarini, ентов встраивания с температурой легко проследить F. Fabbri, D. Della Sala. J. Cryst. Growth, 258, 272 (2003).

по кривым, представленным на рис. 4, 5. Рост по[12] Y. Pauleau, D. Tonneau. J. Appl. Phys., 91, 1553 (2002).

верхностной концентрации адатомов германия с ростом [13] H. Akazawa, Yu. Utsumi. J. Appl. Phys., 78, 2725 (1995).

температуры сопровождается уменьшением rGe. В лога[14] J.L. Rogers, P.S. Andry, W.J. Varhue, P. McGaughea, рифмических координатах зависимости rSi(Tgr), rGe(Tgr) E. Adams, R. Kontra. Appl. Phys. Lett., 67, 971 (1995).

[15] A.V. Potapov, L.K. Orlov, S.V. Ivin. Thin Sol. Films, 336, имеют нелинейных вид, при этом возможен не только их (1999).

рост, но и падение с повышением температуры процесса [16] А.В. Потапов. Кристаллография, 49, 271 (2004).

(рис. 4, a, 5, a).

[17] Л.К. Орлов, Т.Н. Смыслова. ФТП, 40, 45 (2006).

Другие кривые на рис. 4, 5 позволяют проанализи[18] S.M. Gates, C.M. Greenlief, D.B. Beach. J. Chem. Phys., 93, ровать температурные зависимости остальных парамет7493 (1990).

ров системы и поверхностных концентраций продуктов [19] Hiroyuki Fujiwara, M. Kondo, A. Matsuda. J. Appl. Phys., 91, пиролиза, а также зависимость последних от состава 4181 (2002).

пленки. Известно, что зависимость Vgr(x) (см., например, [20] Y. Suda, N. Hosoya, D. Shiratori. J. Cryst. Growth, 237–239, табл. 1) показывает существование хорошо выраженного 1404 (2002).

5 Физика и техника полупроводников, 2007, том 41, вып. 66 Л.К. Орлов, С.В. Ивин [21] T.R. Bramblett, Q. Lu, N.E. Lee, N. Taylor, M.A. Hasan, J.E. Greene. J. Appl. Phys., 77, 1504 (1995).

[22] D.J. Robbins, J.L. Glasper, A.G. Cullis, W.J. Leong. J. Appl.

Phys., 69, 3729 (1991).

[23] Л.К. Орлов, Т.Н. Смыслова. ФТП, 39, 1320 (2005).

[24] A.M. Lam, Y.J. Zheng, J.R. Engstrom. Appl. Phys. Lett., 73, 2027 (1998).

[25] Л.К. Орлов, Н.Л. Ивина. ФТП, 36, 199 (2002).

Редактор Т.А. Полянская Distinctive features of the molecule pyrolysis on an epitaxial surface under Si1-xGex growth from hydrides in vacuum L.K. Orlov, S.V. Ivin The Institute for Physics of Microstructures, Russian Academy of Sciences, 603950 Nizhny Novgorod, Russia Физика и техника полупроводников, 2007, том 41, вып.

Pages:     | 1 | 2 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.