Основные операции. Осаждение тонких плёнок

Таким образом, несущественность влияния атомарного рельефа поверхности и слабая связь через границу раздела должны привести к низкой плотности поверхностных состояний и возможности гетероэпитаксиального монокристаллического роста лазерного конденсата даже при больших величинах несоответствия периодов решётки плёнки и подложки или через тонкий переходной неориентированный слой. Можно сказать, что роль поверхности в ЛВЭ в первом приближении заключается только в том, что она электрически слабо взаимодействует с растущим слоем, определяя потенциальный барьер в плёнке, который и управляет её ростом. Естественно, что при переходе к размерно ограниченным площадкам, т. е. к случаю интегральной схемотехники, условия монокристаллического роста по механизму взрывной кристаллизации из жидкого состояния улучшаются. Необходимо обратить внимание ещё на одно обстоятельство. Важным фактором, влияющим на качество плёнок, является воздействие имеющихся в пароплазменном потоке быстрых ионов (энергия от 0,1 до 10³ эВ) на подложку. Эти ионы, внедряясь в подложку, образуют переходной слой, который как бы плавно сопрягает механические и кристаллографические параметры плёнки и подложки. Однако увеличение плотности потока лазерного излучения в методе ЛВЭ и связанное с ним увеличение энергий ионов в пароплазменном потоке может привести к генерации значительного числа дефектов в поверхностном слое кремниевой матрицы и ИС, сформированной в ней. В связи с этим возникает необходимость выбора оптимальных условий при реализации ЛВЭ. Для получения высококачественных лазерных конденсатов n-GaAs и n-InSb на подложке p-Si плотность потока лазерного излучения должна находиться в интервале 3·10⁸ ÷ 3·10⁹ Вт/см².

Уменьшение плотности потока лазерного излучения приводит к резкому отклонению от стехиометрии в пароплазменком потоке. Увеличение же его до 5·10⁹ Вт/см² влечёт за собой существенное увеличение дефектности получаемых плёнок, как следствие этого, уменьшение подвижности носителей в плёнке. Удалось получить гетероструктуры GaAs/Si, InAs/Si и InSb/Si при несоответствии параметров решётки 4, 11 и 18 % соответственно.

Возможно получение монокристаллических плёнок арсенида галлия и арсенида индия на кремнии при наличии остаточного окисла на поверхности. Для объяснения возникновения переходного слоя предложена модель, суть которой заключается в следующем. Высокоэнергетичные ионы из пароплазменного потока осуществляют распыление окисного слоя, создавая в нём окна размером 1–10 нм. Ha участках очищенной поверхности начинается эпитаксиальный рост полупроводников А₃В₅. После зарастания окон на поверхности окисной плёнки образуется система ориентированных зародышей новой фазы. Рост плёнки на этих дискретно расположенных зародышах происходит без образования дислокаций несоответствия, поскольку контакт между плёнкой и подложкой имеет место только на части поверхности.