Диссертация (1144206), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Сетки отделены другот друга электрически прочной изоляцией, как правило слюда или полиамид.На рисунке 36 представлено схематическое изображение четырехсеточногоэнергоанализатора.Такиеанализаторыиспользуютсядляанализаэнергетического спектра ионов, вылетающих из плазмы и бомбардирующихповерхности электродов.Рисунок 36: Четырехсеточный энергоанализаторПервая сетка экранирует внутреннюю область анализатора от плазмы.Это позволяет сохранить потоки заряженных частиц из плазмы, так как еслибы вместо анализатора была проводящая стенка камеры.
Так как размерячейки сетки энергоанализатора много меньше дебаевского радиуса, топлазма не проникает за область сетки. Концентрация заряженных частиц недостаточна для образования плазмы внутри анализатора. Эта сетка находится81подпотенциаломзаземленногоэлектрода,накоторомнаходитсяэнергоанализатор. Вторая сетка запирает поток электронов из газовогоразряда и на нее подается соответствующий отрицательный потенциалвплоть до минус 1.5 kV. На третью анализирующую сетку подаетсянапряжение, тормозящее ионы, вылетающие из плазмы. Четвертая сеткаявляется антидинатронной и возвращает вторичные электроны, выбитые изколлектора ионами, прошедшими потенциал третьей сетки. Обычно начетвертую сетку подается небольшой отрицательный потенциал минус 15 V.Ток с коллектора, образуется ионами, прошедшими потенциальный барьер.Дифференцируя полученные кривые задержки, можно получить функциираспределения ионов по энергиям.Необходимоподчеркнуть,чтопрактическаяконструкцияэнергоанализатора должна удовлетворять ряду условий, некоторые изкоторых могут противоречить друг другу.
В частности, анализатор должениметь достаточно малые размеры и расстояния между сетками по сравнениюс длиной пробега анализируемых частиц, чтобы проводить измерения вгазоразрядной камере, где отсутствует высокий вакуум. С другой стороны, суменьшением зазора между сетками снижается разрешающая способностьприбора [167-168] и увеличивается вероятность пробоя.В процессе измерений энергоанализатор должен обеспечивать хорошееразрешение по энергии.
На точность измерения функции распределениясущественно влияют следующие факторы. Во-первых, из-за конечногоразмера ячеек плоскость сетки не является эквипотенциальной – наблюдается«провисание» потенциала внутри ячейки (эффект электростатическойлинзы). При прохождении сетки частицей ее траектория искривляется, чтоприводит к изменению продольной и поперечной компонент скорости и, какследствие, к уширению энергетического спектра анализируемых частиц [164,174, 175].
Во-вторых, из-за провисания потенциала в ячейках анализирующейсетки сквозь нее проходят частицы с энергией меньшей, чем задерживающий82потенциал, что также приводит к уширению энергетического спектра.Уменьшение размеров ячеек сетки позволяет снизить провисание потенциала[167, 169], однако это приводит к уменьшению ее геометрическойпрозрачности и, как следствие, к снижению величины потока частиц наколлектор. В случае случайного расположения ячеек соседних сетокотносительно друг друга, геометрическая прозрачность многосеточногоанализатора может быть оценена как произведение геометрическихпрозрачностей каждой из сеток [170]. При этом уменьшение ячеек для всехсеток приведет к существенному падению величины тока коллектора и,соответственно, чувствительности прибора.Для определения степени искажения в анализаторе энергетическогоспектра заряженных частиц используется понятие аппаратной функции.Аппаратнойфункциейэнергоанализатораопределяетсякакдифференциальный энергетический спектр моноэнергетических ионов сначальной энергией ε0, пролетевших через все сетки анализатора доколлектора.
При этом в качестве меры уширения энергетического спектра вэнергоанализаторе может быть использована величина Δε – ширина пикааппаратной функции на полувысоте, а разрешающая способность прибораопределяется как Δε/ε0 [167].В процессе работы возникла острая необходимость в разработке исоздании миниатюрного-планарного энергоанализатора, способного работатьнепосредственно в плазменных технологических реакторах при достаточновысокихдавленияхдифференциальнойибезоткачкойиспользованияотдельной(высоковакуумнойкамерыкамеры).сПричемжелательно чтобы такой анализатор был технологичным и, поэтому,целесообразно выполнить его на основе методов микроэлектроники.832.11 Выводы и постановка задачиТакимобразом,изприведенногообзоралитературы,можносформулировать следующие выводы:1. Уменьшение сопротивлений омических контактов к структурам полевыхтранзисторовнаосновеэксплуатационныхIII-нитридовхарактеристикважнотакихдляулучшенияприборов.Наиболеетехнологически простой и дешевый способ уменьшения сопротивленияомических контактов – это плазменная обработка в среде BCl3непосредственнопереднапылениемметаллизацииконтактов.Нопроцессы, происходящие на поверхности GaN, в результате плазменноговоздействияразрядаBCl3требуютдетальногорассмотрениядляоптимизации технологического процесса плазменной обработки.2.
Плазменная обработка во фторсодержащих средах, в частности, в средеSF6, эффективна для увеличения пробивных напряжений структурполевых транзисторов на основе AlGaN/GaN. Механизмы плазменноговоздействия разряда в среде SF6 на поверхность GaN, требуютдополнительного исследования.3. Плазменная обработка в среде N2 перед пассивацией III-N транзисторныхструктур и непосредственно сама плазменная пассивация в газовой среде,содержащейN2 в качестве буферногогаза, оказывается крайненеобходимой для получения транзисторных структур с высокимиэксплуатационными характеристиками, но механизм влияния такихпроцессов на характеристики реальных приборов остается неясным.4.
Энергии ионов из плазмы играют ключевую роль в эффективностиплазменных пост-ростовых технологий. Знание характерных энергийионов, используемых в тех или иных технологических плазменныхпроцессах, крайне важно для оптимизации технологии создания реальныхполупроводниковых приборов на основе III-N. Имеющиеся анализаторыэнергий ионов обладают целым рядом отмеченных выше недостатков,84затрудняющих их эффективное применение при отработке и оптимизацииреальных плазменных технологических процессов, используемых втехнологических маршрутах создания полевых транзисторов на основе IIIнитридов.Исходя из представленных выше выводов можно сформулироватьследующие задачи:1. Исследовать механизм влияния обработки поверхности в BCl3 плазме наформирование омических контактов к структурам HEMT транзисторов наоснове III-нитридов.2.
Разработать и изготовить с использованием методов микроэлектроникипланарный энергоанализатор способный работать непосредственно вплазменныхреакторахдифференциальнойбезоткачки.использованияПроверитьдополнительнойработоспособностьтакогопланарного энергоанализатора.3. Изучить причины воздействия плазмы газового разряда в среде SF6 наповерхностные свойства и пробивные напряжения HEMT структур наоснове III-нитридов.4. Исследовать воздействие N2 плазмы на DC характеристики HEMTтранзистора на основе III-нитридов.3Экспериментальные методики и установки3.1Установка плазменного травления ICP-RIE. Общие замечания,конструкция камерыПроцессытравленияиплазменныхобработокэпитаксиальныхструктур проводились на установке плазмохимического травления среактором, оборудованным комбинированным источником возбужденияплазмы газового разряда.
По типу возбуждения плазмы газового разрядаданнаяустановкаотноситсякгибридномутипуплазменного85технологическогореактораICP-RIE[130,131],т.е.плазмаможетвозбуждаться индукционным ICP источником и/или независимым емкостным(CCP) источником.Общий вид установки представлен на рисунке 37. Установкапредставляет собой вакуумную камеру со шлюзовой загрузкой.
Вакуумнаясистемаукомплектованатурбомолекулярнымнасосом,механическимнасосом (постом) на фор-линии турбомолекулярного насоса. Для контроляскорости откачки система укомплектована дросселирующим клапаном.Рисунок 37: Установка ICP-RIE.
Общий вид.Вакуумная камера осесимметричная, ее диаметр составляет 300 мм, авысота 600 мм. Боковая стенка камеры изготовлена из кварцевой трубы. Вобласти атмосферного давления за пределами этой трубы расположена ICPантенна. В верхней части камеры на торце расположен уплотненный ккварцевой камере металлический газовый душ (заземленный верхнийэлектрод), подвод газа к которому осуществляется через водоохлаждаемуюкрышку реактора.86Нижняя часть камеры реактора представляет собой цельную деталь,изготовленную из алюминиевого сплава.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
