Введение
Теоретическая часть 11
1. Особенности технологии изготовления гетероструктур SiGe/Si и приборов на их основе 11
1.1. Физические особенности SiGe - гетероструктур 11
1.1.1. Основные свойства элементарных полупроводников Si и Ge... 12
1.1.2. Свойства твердых растворов замещения Sii.xGex 13
1.1.3. Изменение свойств твердых растворов замещения Sii.xGex в эпитаксиальных структурах 15
1.2. Методы изготовления эпитаксиальных слоев SiGe и гетероструктур на их основе 19
1.2.1. Химическое осаждение из паровой фазы 19
1.2.2. Молекулярно-лучевая эпитаксия 21
1.2.3. Альтернативные методы эпитаксии 23
1.2.4. Сравнение различных методов получения эпитаксиальных структур SiGe 23
1.3. Методы изготовления легированных эпитаксиальных слоев Si и SiGe 25
1.3.1. Выбор легирующей примеси в Si и SiGe 26
1.3.2. Донорные примеси в Si и SiGe 28
1.3.3. Акцепторные примеси в Si и SiGe 29
1.4. Особенности эпитаксиального выращивания гетероструктур на основе твердых растворов SiGe 35
1.4.1. Напряжения и дислокации несоответствия 35
1.4.2. Морфология поверхности эпитаксиальных слоев SiGe, выращенных на Si подложке 43
1.5. Приборные структуры на основе SiGe 45
1.5.1. Гетеробиполярные транзисторы 45
1.5.2. Полевые транзисторы 56
1.5.3. ИК детекторы 61
1.5.4. Устройства на квантовых эффектах 63
1.5.5. Тенденции применения SiGe слоев и гетероструктур на их
основе 64
1.6. Методы исследования эпитаксиальных структур SiGe/Si 66
1.6.1. Физические методы исследований 66
1.6.2. Электрофизические методы исследования 71
1.7. Краткие выводы по главе 1 74
2. Расчет процессов эпитаксии Si, Ge и SiGe из твердофазных источников 76
2.1. Тепловой расчет источника испарения в условиях вакуума 76
2.1.1. К расчету размеров тигля 76
2.1.2. К расчету температуры испарения 77
2.1.3. К выбору метода нагрева тигля 79
2.2. Расчет параметров молекулярного источника для испарения кремния 81
2.2.1. Расчет размеров тигля 81
2.2.2. Расчет температуры испарения 82
2.2.3. Выбор метода нагрева 85
2.3. Расчет параметров молекулярного источника для испарения германия 87
2.4. Расчет параметров эффузионного источника для испарения
бора 88
2.5. Расчет процессов эпитаксии SiGe слоев 90
2.5.1. Расчет скорости роста Si и Ge 91
2.5.2. Расчет мольной доли германия в SiGe 93
2.6. Краткие выводы по главе 2 96
Экспериментальная часть 97
3. Технология выращивания гетероструктур Sii xGex на кремниевой подложке методом молекулярно-лучевой эпитаксии из твердофазных источников 97
3.1. Подготовка установки МЛЭ 98
3.2. Подготовка подложек 102
3.3. Влияние параметров и условий роста на структурное совершенство эпитаксиальных структур SiGe/Si, выращенных
на установке МЛЭ "Цна-9" 106
3.3.1. Влияние степени разряжения в области роста 107
3.3.2. Влияние температуры подложки 107
3.3.3. Влияние температуры исходных реагентов 110
3.4. Температурные зависимости содержания компонентов в твердых растворах SiGe, выращенных на установке МЛЭ "Цна-9"
3.4.1. Температурные зависимости скорости роста 113
3.4.2. Температурные зависимости содержания основных компонентов в эпитаксиальных слоях SiGe 116
3.4.3. Температурные зависимости концентрации примеси в эпитаксиальных слоях Si и SiGe 118
3.5. Электрофизические измерения 124
3.5.1. Методика бесконтактного измерения электрофизических параметров SiGe структур 124
3.5.2. Зависимости подвижности носителей заряда от мольной доли германия 128
3.6. Краткие выводы по главе 3 129
4. Особенности изготовления SiGe гетеробиполярного транзистора... 131
4.1. Разработка тестового кристалла SiGe ГБТ 131
4.2. Краткие выводы по главе 4 133
Заключение 134
Приложения 136
1. Технологический маршрут изготовления транзисторной структуры SiGe ГБТ на Si подложке КДБ-12(100) 136
2. Основные этапы технологического маршрута 139
3. Параметры типовой структуры ГБТ на SiGe/Si 143
4. Топологические размеры типовой структуры ГБТ на SiGe/Si 144
5. Состав и совмещаемость комплекта РФШ 145
Литература
