Способ получения эпитаксиальной пленки силицида кальция (варианты) Российский патент 2022 года по МПК H01L21/263 H01L21/285 H01L21/3105 

Техническое решение относится к полупроводниковым приборам, к технологии получения эпитаксиальных тонкопленочных материалов, применяемых в полупроводниковых приборах, и может быть использовано при формировании элементов проводящих структур, таких как контакты и соединения в компонентах интегральных схем, а также при создании датчиков различных физических величин, включая фотоэлектрические и термоэлектрические преобразователи, при создании систем с пониженной размерностью, в технологических процессах безрезистного формирования наноструктур.

Известен способ получения эпитаксиальной пленки силицида кальция (J.F. Morar, М. Wittmer, ((Metallic CaSi₂ epitaxial films on Si(111)», Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys., 1988, 37, p.p. 2618-2621), включающий предварительную подготовку поверхности подложки Si (111), последующее формирование слоев - сначала буферного слоя кремния, затем слоя кальция - и заключительную термообработку, обеспечивающую протекание реакции образования силицида и получение пленки, содержащей силицид кальция. Предварительную подготовку поверхности подложки Si (111) осуществляют тем, что проводят термическую десорбцию естественного оксида при температуре 940°С в течение 20 с. После этого молекулярно-лучевой эпитаксией формируют буферный слой нелегированного кремния толщиной 1000 и осаждают на его поверхность слой кальция, используя испарительный тигель из нитрида бора. Слой атомарного кальция осаждают до достижения толщины 200 поддерживая при осаждении кальция температуру подложки на уровне комнатной. Заключительную термообработку, обеспечивающую протекание реакции образования силицида и получение пленки, содержащей силицид кальция, осуществляют посредством отжига, в результате которого проводят реакцию между кальцием и кремнием буферного слоя и получают силицид кальция.

После осаждения кальция, до проведения отжига, данные Оже-спектроскопии показывают наличие только Са, что указывает на отсутствие протекания реакции между Са и Si. После проведения отжига данные Оже-спектроскопии показывают наличие как Са, так и Si. Данные анализа резерфордовского обратного рассеяния показывают атомное соотношение Ca:Si, равное 2:1, и величину слоя, включающего как Са, так и Si, равную примерно 150

Способ не решает техническую проблему повышения эффективности процесса получения пленки CaSi₂, в частности, со снижением его длительности, с достижением возможности расширения сферы применения получаемых пленок CaSi₂ для создания активных элементов приборов, возможности формирования 2D структур CaSi₂, в том числе капсулированных диэлектрическими пленками, в одном технологическом цикле.

К недостаткам известного способа относится невозможность получения в ходе реализации действий способа строго заданного, единого, политипа. Рассматриваемый способ пригоден для формирования лишь пассивных элементов, таких как контакты и/или межсоединения. Действия способа осуществляют последовательно.

Известен способ получения эпитаксиальной пленки силицида кальция (A. Schopke, R. Wurz, M. Schmidt, «Epitaxial growth of CaSi₂ on Si(111)», Surf. Interface Anal., 2002, 4, p.p. 464-467), включающий предварительную подготовку поверхности подложки Si (111), затем - последовательное формирование слоя кальция и заключительную термообработку, обеспечивающую протекание реакции образования силицида и получение пленки, содержащей силицид кальция. Предварительную подготовку поверхности подложки Si (111) осуществляют тем, что травят поверхность в NH₄F (40%) и проводят пассивацию водородом поверхности кремния, после чего подложку помещают в камеру со сверхвысоким вакуумом и нагревают до 650°С, удаляют водород, получая в отношении поверхности кремния сверхструктуру 7×7. После этого молекулярно-лучевой эпитаксией формируют слой кальция. Слой атомарного кальция осаждают до достижения толщины от 1 до 2 нм или от 15 до 20 нм, поддерживая при осаждении кальция температуру подложки на уровне комнатной, а скорость осаждения - 0,01 нм⋅с^-1. Заключительную термообработку, обеспечивающую протекание реакции образования силицида и получение пленки, содержащей силицид кальция, осуществляют путем проведения отжига при температуре более 400°С продолжительностью от 15 до 75 мин.

Получение пленки силицида кальция CaSi₂ характерной пространственной группы с определенным политипом (политип 6R) достигают при использовании осажденных слоев атомарного кальция толщиной от 15 до 20 нм и длительного отжига - 75 мин при температуре 400°С.

Известный способ не решает техническую проблему повышения эффективности процесса получения пленки CaSi₂, с достижением возможности расширения сферы применения получаемых пленок CaSi₂ для создания активных элементов приборов, возможности формирования 2D структур CaSi₂, в том числе капсулированных диэлектрическими пленками, в одном технологическом цикле.

К недостаткам известного способа относится реализация возможности получения только 6R политипа. Возможность получения 3R политипа не достигается, вместо получения единого политипа формируется смесь фаз. Действия способа осуществляют последовательно.

Известен способ получения эпитаксиальной пленки силицида кальция (патент США №5248633, опубликовано 28.09.1993), который принят за ближайший аналог.

Указанный способ включает последовательную реализацию трех стадий. На первой стадии проводят эпитаксиальное осаждение на подложку со слоем кремния на ее рабочей поверхности, CaF₂, формируя диэлектрический слой. В качестве указанной подложки, в частности, используют подложку Si (111). На второй стадии проводят облучение частицами ионизирующего излучения с энергией, обеспечивающей в отношении CaF₂ разложение и формирование атомарного слоя Са на слое кремния на ее рабочей поверхности подложки. При этом в качестве облучения частицами ионизирующего излучения применяют электронно-лучевое облучение с энергией от 1 до 100 кэВ, или рентгеновское облучение с энергией от 1 до 100 кэВ, или облучение ионами As⁺ с энергией 50 кэВ, ионами В⁺, или Ga⁺, или Sb⁺. На третьей стадии проводят высокотемпературную обработку при заданной температуре, обеспечивающей получение проводящей пленки силицида кальция CaSi₂ на участках диэлектрического слоя CaF₂, подвергшихся облучению частицами ионизирующего излучения с энергией, обеспечивающей разложение CaF₂ и формирование атомарного слоя Са на слое кремния, расположенном на поверхности подложки. При этом проводят указанную обработку при заданной температуре, обеспечивающей получение проводящей пленки силицида кальция CaSi₂, а именно, при температуре 300°С или выше.

Приведенный ближайший аналог не решает техническую проблему повышения эффективности процесса получения пленки CaSi₂, в частности, со снижением длительности процесса образования силицида, с достижением возможности расширения сферы применения получаемых пленок CaSi₂ для создания активных элементов приборов, возможности формирования 2D структур CaSi₂, в том числе капсулированных диэлектрическими пленками, в одном технологическом цикле.

Рассматриваемый способ пригоден для формирования лишь пассивных элементов, таких как контакты и/или межсоединения. Данным способом не обеспечивается получение силицида кальция, в отношении которого его политип является заданным, единым, политипом. Облучаемый исходный слой выполняют произвольной толщины. Действия способа осуществляют последовательно.

Разработка предлагаемого способа получения эпитаксиальной пленки силицида кальция направлена на решение технической проблемы повышения эффективности процесса получения пленки CaSi₂ со снижением длительности формирования дисилицида кальция, с достижением возможности расширения сферы применения получаемых пленок CaSi₂ для создания активных элементов приборов, возможности формирования 2D структур CaSi₂, в том числе капсулированных диэлектрическими пленками, в одном технологическом цикле, за счет достигаемого технического результата.

Техническим результатом является:

- достижение получения строго заданного, единого, политипа формируемой пленки CaSi₂;

- реализация возможности получения как 6R, так и 3R политипа, характерных для пространственной группы

Технический результат достигается при реализации способа получения эпитаксиальной пленки силицида кальция, заключающегося в том, что сначала осаждают CaF₂ на подложку со слоем кремния на ее рабочей поверхности и на слое кремния формируют слой CaF₂, затем последний облучают частицами ионизирующего излучения, проводят высокотемпературную обработку, при этом формируют слой CaF₂ от 4 до 10 нм или от 20 до 40 нм, включая указанные значения интервалов, после формирования слоя CaF₂ проводят одновременно облучение и высокотемпературную обработку, облучают частицами ионизирующего излучения с энергией, обеспечивающей в отношении CaF₂ возбуждение, разложение и формирование атомарного Са, а высокотемпературную обработку реализуют посредством поддержания нагретого состояния подложки до температуры и течение времени, обеспечивающими в отношении облучаемых участков слоя CaF₂ получение слоя силицида кальция CaSi₂ характерной пространственной группы

В способе облучают частицами ионизирующего излучения с энергией, обеспечивающей в отношении CaF₂ возбуждение, разложение и формирование атомарного Са, используя облучение электронным пучком с энергией 20 кэВ при плотности тока 50 мкА/см².

В способе высокотемпературную обработку реализуют посредством поддержания нагретого состояния подложки до температуры и в течение времени, обеспечивающими в отношении облучаемых участков слоя CaF₂ получение слоя силицида кальция CaSi₂ характерной пространственной группы - от 350 до 550°С, включая значения указанного интервала, в течение 4 минут.

В способе формируют слой CaF₂ посредством молекулярно-лучевой эпитаксии.

Технический результат достигается при реализации способа получения эпитаксиальной пленки силицида кальция, заключающегося в том, что на подложку со слоем кремния на ее рабочей поверхности осаждают CaF₂ на слой кремния, облучают частицами ионизирующего излучения, проводят высокотемпературную обработку, при этом осуществляют одновременно осаждение CaF₂ на слой кремния, облучение частицами ионизирующего излучения, проведение высокотемпературной обработки, облучение проводят частицами ионизирующего излучения с энергией, обеспечивающей в отношении CaF₂ возбуждение, разложение и формирование атомарного Са, высокотемпературную обработку реализуют посредством поддержания нагретого состояния подложки до температуры и в течение времени, обеспечивающими в отношении облучаемых участков осаждения CaF₂ получение слоя силицида кальция CaSi₂ характерной пространственной группы при этом осаждение CaF₂ осуществляют в отношении количества дифторида кальция, которое эквивалентно в пересчете на формируемую толщину слоя CaF₂ от 4 до 10 нм или от 20 до 100 нм в течение времени, обеспечивающего в отношении облучаемых участков осаждения CaF₂ получение слоя силицида кальция, включая указанные значения интервалов.

В способе облучают частицами ионизирующего излучения с энергией, обеспечивающей в отношении CaF₂ возбуждение, разложение и формирование атомарного Са, используя облучение электронным пучком с энергией 20 кэВ, при плотности тока 50 мкА/см².

В способе высокотемпературную обработку реализуют посредством поддержания нагретого состояния подложки до температуры и в течение времени, обеспечивающими в отношении облучаемых участков осаждения CaF₂ получение слоя силицида кальция CaSi₂ характерной пространственной группы - от 350 до 550°С, включая значения указанного интервала, в течение времени осаждения CaF₂, осаждение CaF₂ осуществляют в отношении количества дифторида кальция, которое эквивалентно в пересчете на формируемую толщину слоя CaF₂ от 4 до 10 нм или от 20 до 100 нм, включая указанные значения интервалов, в течение времени, обеспечивающего в отношении облучаемых участков осаждения CaF₂ получение слоя силицида кальция, которое задают выбирая скорость осаждения 0,3

В способе осаждение CaF₂ осуществляют посредством молекулярно-лучевой эпитаксии.

Сущность технического решения поясняется нижеследующим описанием и прилагаемыми фигурами.

На Фиг. 1 представлены спектры комбинационного рассеяния света (КРС), измеренные после осаждения CaF₂ на слой кремния подложки, до одновременных облучения и высокотемпературной обработки, а также после осаждения CaF₂ на слой кремния подложки и последующих одновременных облучения электронами с энергией 20 кэВ и высокотемпературной обработки при 550°С в течение 4 мин для случаев различной толщины исходного слоя и получаемого CaSi₂ - от 4 до 40 нм, где: 1 - спектр КРС до одновременных облучения и высокотемпературной обработки слоя CaF₂ толщиной 10 нм; 2 - спектр КРС после одновременных облучения и высокотемпературной обработки слоя CaF₂ толщиной 4 нм; 3 - спектр КРС после одновременных облучения и высокотемпературной обработки слоя CaF₂ толщиной 10 нм; 4 - спектр КРС после одновременных облучения и высокотемпературной обработки слоя CaF₂ толщиной 20 нм; 5 - спектр КРС после одновременных облучения и высокотемпературной обработки слоя CaF₂ толщиной 40 нм.

На Фиг. 2 представлены спектры КРС, измеренные в отношении осажденного на слой кремния подложки слоя CaF₂ толщиной 10 нм, подвергнутого одновременному облучению электронами с энергией 20 кэВ и высокотемпературной обработке при различных температурах подложки от 150 до 550°С в течение 4 мин, где: 6 - спектр КРС слоя, подвергнутого обработке при 550°С; 7 - спектр КРС слоя, подвергнутого обработке при 400°С; 8 - спектр КРС слоя, подвергнутого обработке при 300°С; 9 - спектр КРС слоя, подвергнутого обработке при 150°С.

На Фиг. 3 представлены спектры КРС, измеренные в отношении осажденного на слой кремния подложки слоя CaF₂ толщиной 40 нм, подвергнутого одновременному облучению электронами с энергией 20 кэВ и высокотемпературной обработке при различных температурах подложки от 150 до 550°С в течение 4 мин, где: 10 - спектр КРС слоя, подвергнутого обработке при 550°С; 11 - спектр КРС слоя, подвергнутого обработке при 400°С; 12 - спектр КРС слоя, подвергнутого обработке при 300°С; 13 - спектр КРС слоя, подвергнутого обработке при 150°С.

На Фиг. 4 представлены спектры КРС, измеренные в отношении слоя, полученного осаждением на слой кремния подложки слоя CaF₂ толщиной 10 нм с последующими одновременным облучением электронами с энергией 20 кэВ и высокотемпературной обработкой при 550°С в течение 4 мин, а также в отношении слоя, полученного в результате одновременного осаждения CaF₂ в количестве, взятом в пересчете на формируемую толщину 10 нм исходного слоя, облучения электронами с энергией 20 кэВ и высокотемпературной обработки при 550°С в течение 4 мин, где: 14 - спектр КРС подложки; 15 - спектр КРС слоя, полученного высокотемпературной обработкой при одновременном облучении после осаждения исходного слоя CaF₂ толщиной 10 нм; 16 - спектр КРС слоя, полученного одновременным осаждением, высокотемпературной обработкой и облучением, при осаждении CaF₂ в количестве, взятом в пересчете на толщину 10 нм исходного слоя.

На Фиг. 5 представлены спектры КРС, измеренные в отношении слоя, полученного осаждением на слой кремния подложки слоя CaF₂ толщиной 40 нм с последующим одновременными облучением электронами с энергией 20 кэВ и высокотемпературной обработкой при 550°С в течение 4 мин, а также в отношении слоя, полученного в результате одновременного осаждения CaF₂ в количестве, взятом в пересчете на формируемую толщину 100 нм исходного слоя, облучения электронами с энергией 20 кэВ и высокотемпературной обработки при 550°С в течение 4 мин, где: 14 - спектр КРС подложки; 17 - спектр КРС слоя, полученного одновременным осаждением, высокотемпературной обработкой и облучением, при осаждении CaF₂ в количестве, взятом в пересчете на толщину 100 нм исходного слоя; 18 - спектр КРС слоя, полученного высокотемпературной обработкой при одновременном облучении после осаждения исходного слоя CaF₂ толщиной 40 нм.

Силициды кальция обладают широким набором свойств - от характерных для полупроводников до характерных для металлов и полуметаллов. Указанное разнообразие свойств связано с возможностью тонкой подстройки электронной структуры силицидов кальция посредством варьирования концентрации кремния и, как следствие, варьирования доли ковалентной и ионной связи в силицидах, обуславливаемого посредством участия в той или иной степени d-электронов Са при образовании связи с Si. Данное обстоятельство обеспечивает расширение сферы возможных применений, в частности, в электронике при создании полупроводниковых приборов. Тем не менее, силицид кальция на практике нашел применение для изготовления лишь пассивных элементов.

Объем публикаций, касающихся процессов эпитаксиального формирования пленок силицида кальция на кремниевых подложках, показывает, что к настоящему времени соответствующие процессы подробно не изучены. Этот факт объясняется следующим. Во-первых, в отношении системы Ca-Si возможно выделение до шести типов силицида кальция, различающихся по составу, с незначительной разницей энергий их формирования. Во-вторых, при формировании слоев силицида кальция сказывается влияние рассогласования кристаллических решеток. Указанные факторы обуславливают при росте смесь фаз, осложняя эпитаксиальное формирование, и как следствие, затруднение в практическом применении.

Родственными фазами CaSi₂ в частности являются: однослойные (так называемая структура E_uGe2, пространственная группа P3m1), двухслойные (пространственная группа P63mc, которая существует только под давлением и обладает сверхпроводимостью ниже 14 K), и структуры с трехслойным и шестислойным трансляционным периодом кремниевых подструктур в элементарной ячейке (3R и 6R соответственно (пространственная группа для обоих соединений)).

Формирование эпитаксиального слоя силицида кальция возможно с использованием осаждения атомарного Са на подложку со слоем кремния на ее рабочей поверхности, с кремнием которого при последующей термообработке кальций вступает в реакцию образования силицида. Кроме того, формирование эпитаксиального слоя силицида кальция можно осуществлять при использовании в качестве осаждаемого на слой кремния подложки вещества CaF₂. Слой дифторида кальция, будучи осажденным на слой кремния подложки на ее рабочей поверхности, подвергают радиационному воздействию в целях формирования слоя атомарного Са, который при последующей термообработке вступает в реакцию с кремнием с образованием силицида. Функция радиационного воздействия при указанной последовательности действий - формирование атомарного Са, для чего осуществляют облучение частицами ионизирующего излучения, вызывая разложение дифторида кальция, используя при этом облучение электронами или ионами, рентгеновское облучение. Роль указанного радиационного воздействия непосредственно в образовании силицида кремния в уровне техники не рассматривается.

Достижение технического результата и решение технической проблемы базируется на использовании радиационно-стимулированного образования CaSi₂ при термообработке, обеспечивающей протекание реакции кальция с кремнием с образованием силицида. В предлагаемом решении радиационное воздействие непосредственно влияет на процесс образования силицида кремния.

Предлагаемый способ в одном варианте его реализации включает одновременное осуществление двух действий, что является его отличительной особенностью. Указанная особенность - одновременное проведение при облучении частицами ионизирующего излучения с энергией, обеспечивающей в отношении CaF₂ возбуждение электронной подсистемы по всей толщине осажденного слоя, разложение и формирование атомарного Са, высокотемпературной обработки с вовлечением атомарного кальция в реакцию образования силицида. Указанная обработка заключается в том, что осуществляют нагрев подложки до температуры, достаточной для инициирования реакции образования силицида кальция, и поддерживают ее в течение времени, необходимого для формирования силицида кальция. Проведение облучения в сочетании с высокотемпературной обработкой обеспечивает более эффективное образование силицида, сформировавшись, атомарный кальций тут же подвергается воздействию температуры и вовлекается в реакцию.

При прекращении поддержания температуры на уровне значения, при котором инициируется и протекает реакция образования силицида, процесс останавливается, даже если облучение не завершено. Таким образом, высокотемпературную обработку реализуют посредством поддержания нагретого состояния подложки до температуры и в течение времени, обеспечивающими в отношении облучаемых участков слоя CaF₂ получение слоя силицида кальция CaSi₂ характерной пространственной группы

Кроме того, в другом варианте осуществления предлагаемый способ включает одновременное осуществление трех действий, что является его отличительной особенностью. Указанная особенность - одновременное проведение осаждения дифторида кальция на слой кремния подложки на ее рабочей поверхности, облучения частицами ионизирующего излучения с энергией, обеспечивающей в отношении осаждаемого CaF₂ возбуждение электронной подсистемы, разложение и формирование атомарного Са, и высокотемпературной обработки с вовлечением атомарного кальция в реакцию образования силицида. Указанные три действия осуществляют при нагреве подложки до температуры, достаточной для инициирования реакции образования силицида кальция. Высокотемпературная обработка заключается в том, что осуществляют нагрев подложки до температуры, достаточной для инициирования реакции образования силицида кальция, и поддерживают ее в течение времени, необходимого для формирования силицида кальция. Проведение одновременно осаждения, облучения и высокотемпературной обработки обеспечивает еще более эффективное образование силицида, сформировавшись без образования исходного слоя дифторида кальция, атомарный кальций тут же подвергается воздействию температуры и вовлекается в реакцию.

При прекращении поддержания температуры на уровне значения, при котором инициируется и протекает реакция образования силицида, процесс останавливается, даже если осаждение и облучение пролонгируются. Таким образом, высокотемпературную обработку реализуют посредством поддержания нагретого состояния подложки до температуры и в течение времени, обеспечивающими в отношении облучаемых участков осаждения CaF₂ получение слоя силицида кальция CaSi₂ характерной пространственной группы

Известно, что в отношении твердых тел облучение частицами ионизирующего излучения, такими как кванты электромагнитного излучения (ультрафиолет, рентген, гамма) или частицы больших энергий (электроны, ионы, нейтроны), приводит к возникновению дефектов их кристаллической структуры. Причем радиационные повреждения могут возникать в твердых телах в результате взаимодействия частиц как с ядерной, так и с электронной подсистемами кристаллической решетки. В связи с этим механизмы радиационного дефектообразования в твердых телах дифференцируются на ударные и электронные механизмы.

Реализация ударных механизмов образования радиационных дефектов требует минимальную величину энергии, необходимую для смещения атома (иона) из нормального положения в узле кристаллической решетки. Ударные механизмы характерны для полупроводников и металлов («Физические процессы в облученных полупроводниках», под ред. Л.С. Смирнова, Новосибирск, «Наука», 1977, 254 с.; «Вопросы радиационной технологии полупроводников», под ред. Л.С. Смирнова, Новосибирск, «Наука», 1980, 296 с.).

Представления о механизме образования радиационных дефектов в ионных кристаллах сводятся к неударному механизму (Ч.Б. Лущик, И.К. Витол, М.А. Эланго, «Распад электронных возбуждений на радиационные дефекты в ионных кристаллах», Успехи физических наук, 1977, том 122, вып. 2, сс. 223-251). В процессе взаимодействия указанных частиц ионизирующего излучения с твердыми телами значительная доля их энергии расходуется на возбуждение электронной подсистемы кристаллов. Возникающие при этом разнообразные электронные возбуждения обуславливают электронные механизмы радиационного дефектообразования. В этом случае для образования радиационных дефектов требуются намного меньшие энергии, чем при ударных механизмах. В ионных кристаллах, особенно в щелочно-галоидных и фторидов щелочноземельных металлов, этот механизм образования радиационных дефектов является доминирующим.

В предлагаемых вариантах способа применяют облучение электронным пучком с энергией 20 кэВ, что является достаточным в отношении исходного слоя дифторида кальция выбранной толщины, с которой его выращивают молекулярно-лучевой эпитаксией, для получения атомарного Са в требуемом количестве для формирования силицида кальция или в отношении осаждаемого количества дифторида кальция в пересчете на формируемую толщину исходного слоя в течение времени проведения термообработки. При этом в предлагаемых вариантах способа плотность тока составляет 50 мкА/см².

Формирование исходного слоя дифторида кальция осуществляют толщиной от 4 до 10 нм, включая значения указанного интервала, в случае получения в качестве требуемого политипа 3R пространственной группы В случае получения в качестве требуемого политипа 6R пространственной группы слой CaF₂ формируют толщиной от 20 до 40 нм (или от 20 до 100 нм в случае реализации способа с осуществлением одновременно трех действий), включая указанные значения интервала. В диапазоне значений толщины исходного слоя дифторида кальция от 10 до 20 нм, как установлено экспериментально, происходит формирование смешанной фазы.

Формирование исходного слоя дифторида кальция осуществляют в установке молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) «Катунь-100», оснащенной эффузионным источником CaF₂ с графитовым тиглем. В качестве подложки со слоем кремния на ее рабочей поверхности используют кремниевую подложку ориентации (111). Может быть использована подложка кремния со структурой «кремний на изоляторе», выполненной на ее планарной стороне, или подложка со структурой «кремний на сапфире». После стандартной химической подготовки подложки для осуществления роста МЛЭ ее подвергают предварительной высокотемпературной обработке в рабочей камере при температуре 400°С с целью очистки. Затем при температуре 720°С и слабом потоке Si удаляют защитный окисел, после чего при температуре 550°С выращивают на планарной стороне буферный слой Si толщиной 100 нм. Подложка не имеет контакта с нагревателем, нагрев осуществляют посредством теплового излучения. После завершения предростовой подготовки планарной поверхности подложки со слоем кремния на ее рабочей поверхности осуществляют сначала формирование исходного слоя дифторида кальция требуемой толщины со скоростью осаждения 0,3 а затем - в этой же ростовой камере установки МЛЭ проводят реакцию силицидообразования, одновременно осуществляя облучение и высокотемпературную обработку. Значение скорости осаждения может быть как больше, так и меньшее относительно указанного значения, поскольку не влияет на протекание реакции образования силицида.

В случае реализации предлагаемого способа с одновременным осуществлением трех действий - осаждения дифторида кальция, облучения и высокотемпературной обработки, указанные действия осуществляют в вышеуказанной установке, с использованием вышеуказанных подложек, с их предварительной подготовкой вышеуказанным образом, с выращиваем того же самого буферного слоя. После завершения предростовой подготовки цланарной поверхности подложки со слоем кремния на ее рабочей поверхности осуществляют в ростовой камере установки МЛЭ осаждение дифторида кальция, с осаждаемым количеством дифторида кальция, которое эквивалентно в пересчете толщине исходного слоя, в течение времени, необходимом для формирования силицида кальция из осаждаемого материала, при которых совершаемыми одновременно указанными действиями достигают получения требуемого, строго заданного, политипа дисилицида кальция. Так, в случае получения в качестве требуемого политипа 3R пространственной группы осаждают количество дифторида кальция, которое эквивалентно в пересчете толщине исходного слоя от 4 до 10 нм, включая значения указанного интервала. В случае получения в качестве требуемого политипа 6R пространственной группы осаждают количество дифторида кальция, которое эквивалентно в пересчете толщине исходного слоя от 20 до 100 нм, включая указанные значения интервала. Осаждение указанного количества осуществляют в течение временного интервала, величина которого равна времени высокотемпературной обработки и необходима при используемой скорости осаждения для достижения осаждения требуемого количества дифторида кальция, являющегося эквивалентным в пересчете на заданную толщину исходного слоя с целью получения желаемого политипа. Скорость осаждения составляет 0,3

Может быть выбрано другое значение скорости как большее, так и меньшее относительно указанного значения, при учете особенностей протекания химической реакции образования силицида.

Любые гетерогенные процессы связаны с переносом вещества, и в них можно выделить, в частности, три стадии (Р.Т. Марченко «Физическая и коллоидная химия», М.: «Высшая школа», 1965 г., 374 с, стр. 203): подвод реагирующего вещества к поверхности; химическая реакция на поверхности; отвод продукта реакции от поверхности. Первая и последняя стадия осуществляется за счет диффузии. Во многих случаях химическая реакция могла бы протекать очень быстро, если подвод реагирующего вещества к поверхности происходил бы достаточно быстро. Такие процессы называются диффузионно контролируемыми, так как скорость определяется скоростью переноса вещества (диффузией). Если же химическая реакция (вторая стадия) имеет высокую энергию активации, то эта стадия оказывается самой медленной, и процесс не ускоряется при достаточно быстром подводе реагирующего вещества к поверхности. Такие гетерогенные реакции называются кинетически контролируемыми. Для их ускорения необходимо повысить температуру.

Скорость гетерогенной реакции определяется как количество вещества, вступающего в реакцию или образующегося при реакции за единицу времени на единице поверхности фазы. Очевидно, что скорость химической реакции зависит от концентрации реагентов на поверхности (И.И. Иоффе, Л.М. Письмен «Инженерная химия гетерогенного катализа», Л.: «Химия», 1972 г., 464 с, стр. 79-80).

Время, которое необходимо для формирования дисилицида кальция, как в случае осуществления одновременно в целях силицидообразования двух действий - облучения и высокотемпературной обработки, так и в случае осуществления одновременно в целях силицидообразования трех действий - осаждения, облучения и высокотемпературной обработки, определяемое временем проведения высокотемпературной обработки, выбирают заведомо максимальным для указанных значений толщины дифторида кальция, с гарантией наступления относительно указанных значений толщины окончания процесса силицидообразования. В частности, при реализации способа по первому варианту время выбирают равным 4 минутам, что является заведомо максимальным для указанных значений толщины осажденного слоя дифторида кальция, с гарантией наступления относительно указанных значений толщины исходного слоя окончания процесса силицидообразования. При реализации способа по второму варианту время выбирают равным 1 минуте или более в зависимости от осаждаемого количества дифторида кальция, являющегося эквивалентным в пересчете на заданную толщину исходного слоя с целью получения желаемого политипа, что является заведомо максимальным для приведенных значений толщины осажденного слоя дифторида кальция и гарантирующим окончание протекания процесса силицидообразования.

Одновременное выполнение облучения и высокотемпературной обработки обеспечивает стимулирование реакции образования дисилицида кальция, и время, необходимое для формирования силицида кальция, в отличие от аналогов приведенного уровня техники снижается в разы, достигая значения 4 мин или даже менее.

Высокотемпературная обработка заключается в том, что обеспечивают нагрев подложки до температуры, достаточной для инициирования реакции образования силицида кальция, и поддерживают температуру в течение времени, которое необходимо для формирования дисилицида кальция, при этом используют температуры, значения которых заданы интервалом от 300 до 550°С, включая указанные значения. Приведенный интервал температурных значений сопоставим с интервалом, который известен из уровня техники.

Экспериментальные данные - спектры КРС (см. Фиг. 1-5) подтверждают возможность достижения получения строго заданного, единого, политипа формируемой пленки CaSi₂, реализации получения как 6R, так и 3R политипа, характерных для пространственной группы

В случае осуществления способа в варианте его реализации, включающем одновременное осуществление двух действий - облучения частицами ионизирующего излучения и высокотемпературной обработки, приводящими к образованию дисилицида кальция, из спектров КРС (см. Фиг. 1), полученных для различных значений толщины исходного слоя дифторида кальция и при фиксированных параметрах облучения и высокотемпературной обработки (электроны с энергией 20 кэВ, температура 550°С, время 4 мин) видно, что для исходного слоя CaF₂ толщиной от 4 до 10 нм, включая указанные значения интервалов, происходит формирование дисилицида кремния 3R политипа пространственной группы а для исходного слоя CaF₂ толщиной от 20 до 40 нм, включая указанные значения интервалов, - формирование дисилицида кремния 6R политипа пространственной группы в сравнении с со спектром КРС 1 до одновременных облучения и высокотемпературной обработки слоя CaF₂ толщиной 10 нм (спектр КРС исходного слоя).

Для спектра КРС исходного слоя характерен большой пик, обусловленный однофононным рассеянием на длинноволновых оптических фононах (520,6 см^-1). Также для данного спектра характерны особенности, связанные с двухфононным рассеянием, - широкая полоса от 200 до 450 см^-1 с максимумом при 305 см^-1, связанная с рассеянием на двух акустических фононах, и полоса с максимумом при 650 см^-1, связанная с рассеянием на оптическом и акустическом фононах. Спектр КРС исходного слоя CaF₂ полностью повторяет спектр КРС от подложки кремния, это свидетельствует в пользу того, что данный исходный слой CaF₂ является прозрачным, его наличие на слое кремния подложки не привносит каких-либо изменений в спектр от поверхностного кремния подложки.

Одновременные облучение электронами с энергией 20 кэВ и высокотемпературная обработка - нагрев подложки до 550°С и поддержание указанной температуры в течение 4 мин - приводят, как видно из спектров (см. Фиг. 1), независимо от толщины исходного слоя дифторида кальция к появлению пиков в области 414 см^-1, 385 см^-1 и 345 см^-1, которые характерны для формирования дисилицида кальция 3R политипа. С другой стороны, одновременные облучение электронами с энергией 20 кэВ и высокотемпературная обработка - нагрев подложки до 550°С и поддержание указанной температуры в течение 4 мин - приводят, как видно из спектров (см. Фиг. 1), при толщине исходного слоя дифторида кальция, равной 20 нм или 40 нм, к появлению других пиков в диапазоне от 150 до 250 см^-1 с явно выраженным пиком в области 203 см^-1 (Соответственно, спектр КРС 4 после одновременных облучения и высокотемпературной обработки слоя CaF₂ толщиной 20 нм или спектр КРС 5 после одновременных облучения и высокотемпературной обработки слоя CaF₂ толщиной 40 нм).

Из публикаций известно, что существует две фазы CaSi₂ пространственной группы Одна фаза характеризуется трехслойным трансляционным периодом кремниевых подструктур в элементарной ячейке (3R). Вторая фаза характеризуется шестислойным трансляционным периодом кремниевых подструктур в элементарной ячейке (6R). Наблюдаемые на спектрах КРС (см. Фиг. 1) пики находятся в полном согласии с известными как теоретическими, так и экспериментальными данными для объемного CaSi₂ пространственной группы Ключевым отличием структурной модификации 6R от структурной модификации 3R является наличие на КРС спектрах (Спектр КРС 4 после одновременных облучения и высокотемпературной обработки слоя CaF₂ толщиной 20 нм и спектр КРС 5 после одновременных облучения и высокотемпературной обработки слоя CaF₂ толщиной 40 нм) пиков, связанных с фононными модами колебания атомов Са, таких как E_u(Са) 113 см^-1, A_2u (Са) 152 см^-1 и A_lg(Ca) 205 см^-1, а также сдвигов пиков модовых симметрий, связанных с колебанием атомов Si, в область более низких частот для фазы 6R (спектр КРС 4 после одновременных облучения и высокотемпературной обработки слоя CaF₂ толщиной 20 нм и спектр КРС 5 после одновременных облучения и высокотемпературной обработки слоя CaF₂ толщиной 40 нм) по сравнении с 3R (спектр КРС 2 после одновременных облучения и высокотемпературной обработки слоя CaF₂ толщиной 4 нм и спектр КРС 3 после одновременных облучения и высокотемпературной обработки слоя CaF₂ толщиной 10 нм). Наличие или отсутствие указанных пиков и их положение на КРС спектрах свидетельствует о той или иной фазе CaSi₂ пространственной группы В рассматриваемом случае это наличие (спектр КРС 4 после одновременных облучения и высокотемпературной обработки слоя CaF₂ толщиной 20 нм и спектр КРС 5 после одновременных облучения и высокотемпературной обработки слоя CaF₂ толщиной 40 нм) или отсутствие (спектр КРС 2 после одновременных облучения и высокотемпературной обработки слоя CaF₂ толщиной 4 нм и спектр КРС 3 после одновременных облучения и высокотемпературной обработки слоя CaF₂ толщиной 10 нм) пика A_lg(Ca) 205 см^-1 и смещение пиков, связанных с колебанием атомов Si.

Экспериментальные данные - спектры КРС (Фиг. 2 и 3) отражают влияние температуры (с вариацией от 150 до 550°С) высокотемпературной обработки на формирование 6R или 3R политипа, характерных для пространственной группы

В случае реализации получения 3R политипа, заведомо обуславливаемого толщиной исходного слоя дифторида кальция, в частности, 10 нм, который подвергнут одновременным облучению электронами с энергией 10 кэВ и высокотемпературной обработке в течение 4 мин, получено, что при температуре подложки 400 - 550°С происходит формирование CaSi₂ именно 3R политипа (см. Фиг. 2), так как положения соответствующих пиков спектра КРС 6 слоя, подвергнутого обработке при 550°С, и спектра КРС 7 слоя, подвергнутого обработке при 400°С, совпадают с положениями пиков спектра КРС 2 после одновременных облучения и высокотемпературной обработки слоя CaF₂ толщиной 4 нм и спектра КРС 3 после одновременных облучения и высокотемпературной обработки слоя CaF₂ толщиной 10 нм на Фиг. 1. Отличия в интенсивности пиков обусловлены зависимостью модовых симметрий колебаний атомов в CaSi₂ от угла поворота падающего и рассеянного света.

Анализ спектров КРС в отношении слоя, облученного электронами при температуре подложки 300°С, с толщиной исходного слоя 10 нм (спектр КРС 8 слоя, подвергнутого обработке при 300°С, см. Фиг. 2) показывает, что появляются пики в диапазоне 150 - 250 см^-1, а также имеется смещение основных пиков в область меньших частот. Это свидетельствует о том, что с понижением температуры, ниже 400°С, формируется CaSi₂ политипа 6R. В спектрах КРС при температуре подложки 150°С, в частности, в отношении спектра КРС 9 слоя, подвергнутого обработке при 150°С, с исходным слоем толщиной 10 нм, пиков, характерных для CaSi₂, не наблюдается. Таким образом, при температуре 150°С CaSi₂ не образуется.

В случае реализации получения 6R политипа, заведомо обуславливаемого толщиной исходного слоя дифторида кальция, в частности 40 нм, который подвергнут одновременному облучению электронами с энергией 20 кэВ и высокотемпературной обработке в течение 4 мин, при температурах от 150 до 550°С, экспериментально получены следующие данные.

При температуре подложки 400 - 550°С происходит формирование CaSi₂ 6R политипа (см. Фиг. 3), о чем свидетельствуют спектр КРС 10 слоя, подвергнутого обработке при 550°С, и спектр КРС 11 слоя, подвергнутого обработке при 400°С. На указанных спектрах присутствует диапазон 150-250 см^-1 (спектр КРС 10 слоя, подвергнутого обработке при 550°С, спектр КРС 11 слоя, подвергнутого обработке при 400°С, см. Фиг. 3), для температуры 550°С (спектр КРС 10 слоя, подвергнутого обработке при 550°С) наблюдается пик в области 203 см^-1. Для температуры 300°С (спектр КРС 12 слоя, подвергнутого обработке при 300°С, см. Фиг. 3) пики, характерные для CaSi₂ 6R политипа в диапазоне 345 - 415 см^-1, отсутствуют, но присутствует диапазон 150-250 см^-1. Данный факт свидетельствует в пользу того, что температура 300°С, при которой происходят одновременные облучение и высокотемпературная обработка, является критической для формирования CaSi₂ 6R политипа. В спектрах КРС при температуре подложки 150°С, в частности, в отношении спектра КРС 13 слоя, подвергнутого обработке при 150°С (см. Фиг. 3), пиков, характерных для CaSi₂, не наблюдается. Таким образом, при температуре 150°С CaSi₂ не образуется.

В случае осуществления способа в варианте его реализации, включающем одновременное осуществление трех действий - осаждения дифторида кальция, облучения частицами ионизирующего излучения и высокотемпературной обработки, приводящими к образованию дисилицида кальция, из спектров КРС (см. Фиг. 4 и 5) видно следующее.

Сопоставление спектров КРС (см. Фиг. 4), один из которых измерен в отношении слоя, полученного осаждением на подложку слоя CaF₂ толщиной 10 нм с последующими одновременным облучением электронами с энергией 20 кэВ и высокотемпературной обработкой при 550°С в течение 4 мин (спектр КРС 15 слоя, полученного высокотемпературной обработкой при одновременном облучении после осаждения исходного слоя CaF₂ толщиной 10 нм), а второй - в отношении слоя, полученного в результате одновременного осаждения CaF₂ в количестве, взятом в пересчете на формируемую толщину 10 нм исходного слоя, облучения электронами с энергией 20 кэВ и высокотемпературной обработки при 550°С в течение 4 мин, (спектр КРС 16 слоя, полученного одновременным осаждением, высокотемпературной обработкой и облучением, при осаждении CaF₂ в количестве, взятом в пересчете на толщину 10 нм исходного слоя), показывает, что как в одном случае, так и в другом случае, видны пики в областях 414 см^-1, 385 см^-1 и 345 см^-1, характерные для пленок CaSi₂ 3R политипа и отсутствующие для спектра КРС 14 подложки.

Сопоставление спектров КРС (см. Фиг. 5), один из которых измерен в отношении слоя, полученного в результате одновременных осаждения CaF₂ в количестве, взятом в пересчете на формируемую толщину 100 нм исходного слоя, облучения электронами с энергией 20 кэВ и высокотемпературной обработки при 550°С в течение указанных одновременных процессов осаждения и облучения (спектр КРС 17 слоя, полученного одновременным осаждением, высокотемпературной обработкой и облучением, при осаждении CaF₂ в количестве, взятом в пересчете на толщину 100 нм исходного слоя, 17), а второй - в отношении слоя, полученного осаждением на подложку слоя CaF₂ толщиной 40 нм с последующими одновременными облучением электронами с энергией 20 кэВ и высокотемпературной обработкой при 550°С в течение 4 мин (спектр КРС 18 слоя, полученного высокотемпературной обработкой при одновременном облучении после осаждения исходного слоя CaF₂ толщиной 40 нм), показывает, что на обоих спектрах имеются характерные для пленок CaSi₂ пики в областях 414 см^-1, 385 см^-1 и 345 см^-1. Также наблюдаются пики в диапазоне 150-250 см^-1 с явно выраженным пиком в области 203 см^-1, интенсивность которой выше для толщины 100 нм по сравнению с толщиной 40 нм. Таким образом, как в одном случае, так и в другом случае, указанные характерные особенности являются атрибутами для пленок CaSi₂ 6R политипа.

В качестве сведений, подтверждающих возможность реализации способа, приводим нижеследующие примеры его осуществления.

Пример 1.

Для получения эпитаксиального слоя силицида кальция сначала осаждают CaF₂ на подложку со слоем кремния на ее рабочей поверхности и формируют слой CaF₂ толщиной 4 нм.

Затем исходный слой CaF₂ облучают частицами ионизирующего излучения, проводят высокотемпературную обработку. Облучение и высокотемпературную обработку осуществляют одновременно. Облучают частицами ионизирующего излучения с энергией, обеспечивающей в отношении CaF₂ возбуждение, разложение и формирование атомарного Са, а именно, используя облучение электронным пучком с энергией 20 кэВ при плотности тока 50 мкА/см². Высокотемпературную обработку реализуют посредством поддержания нагретого состояния подложки до температуры и течение времени, обеспечивающими в отношении облучаемых участков слоя CaF₂ получение слоя силицида кальция CaSi₂ характерной пространственной группы , а именно, при 350°С в течение 4 минут. В результате получают строго заданный, единый, политип формируемой пленки CaSi₂ - 3R политип.

Пример 2.

Для получения эпитаксиального слоя силицида кальция сначала осаждают CaF₂ на подложку со слоем кремния на ее рабочей поверхности и формируют слой CaF₂ толщиной 5 нм.

Затем исходный слой CaF₂ облучают частицами ионизирующего излучения, проводят высокотемпературную обработку. Облучение и высокотемпературную обработку осуществляют одновременно. Облучают частицами ионизирующего излучения с энергией, обеспечивающей в отношении CaF₂ возбуждение, разложение и формирование атомарного Са, а именно, используя облучение электронным пучком с энергией 20 кэВ при плотности тока 50 мкА/см². Высокотемпературную обработку реализуют посредством поддержания нагретого состояния подложки до температуры и течение времени, обеспечивающими в отношении облучаемых участков слоя CaF₂ получение слоя силицида кальция CaSi₂ характерной пространственной группы а именно, при 360°С в течение 4 минут. В результате получают строго заданный, единый, политип формируемой пленки CaSi₂ - 3R политип.

Пример 3.

Для получения эпитаксиального слоя силицида кальция сначала осаждают CaF₂ на подложку со слоем кремния на ее рабочей поверхности и формируют слой CaF₂ толщиной 10 нм.

Затем исходный слой CaF₂ облучают частицами ионизирующего излучения, проводят высокотемпературную обработку. Облучение и высокотемпературную обработку осуществляют одновременно. Облучают частицами ионизирующего излучения с энергией, обеспечивающей в отношении CaF₂ возбуждение, разложение и формирование атомарного Са, а именно, используя облучение электронным пучком с энергией 20 кэВ при плотности тока 50 мкА/см². Высокотемпературную обработку реализуют посредством поддержания нагретого состояния подложки до температуры и течение времени, обеспечивающими в отношении облучаемых участков слоя CaF₂ получение слоя силицида кальция CaSi₂ характерной пространственной группы а именно, при 550°С в течение 4 минут. В результате получают строго заданный, единый, политип формируемой пленки CaSi₂ - 3R политип.

Пример 4.

Для получения эпитаксиального слоя силицида кальция сначала осаждают CaF₂ на подложку со слоем кремния на ее рабочей поверхности и формируют слой CaF₂ толщиной 20 нм.

Затем исходный слой CaF₂ облучают частицами ионизирующего излучения, проводят высокотемпературную обработку. Облучение и высокотемпературную обработку осуществляют одновременно. Облучают частицами ионизирующего излучения с энергией, обеспечивающей в отношении CaF₂ возбуждение, разложение и формирование атомарного Са, а именно, используя облучение электронным пучком с энергией 20 кэВ при плотности тока 50 мкА/см². Высокотемпературную обработку реализуют посредством поддержания нагретого состояния подложки до температуры и течение времени, обеспечивающими в отношении облучаемых участков слоя CaF₂ получение слоя силицида кальция CaSi₂ характерной пространственной группы а именно, при 550°С в течение 4 минут. В результате получают строго заданный, единый, политип формируемой пленки CaSi₂ - 6R политип.

Пример 5.

Для получения эпитаксиального слоя силицида кальция сначала осаждают CaF₂ на подложку со слоем кремния на ее рабочей поверхности и формируют слой CaF₂ толщиной 38 нм.

Затем исходный слой CaF₂ облучают частицами ионизирующего излучения, проводят высокотемпературную обработку. Облучение и высокотемпературную обработку осуществляют одновременно. Облучают частицами ионизирующего излучения с энергией, обеспечивающей в отношении CaF₂ возбуждение, разложение и формирование атомарного Са, а именно, используя облучение электронным пучком с энергией 20 кэВ при плотности тока 50 мкА/см². Высокотемпературную обработку реализуют посредством поддержания нагретого состояния подложки до температуры и течение времени, обеспечивающими в отношении облучаемых участков слоя CaF₂ получение слоя силицида кальция CaSi₂ характерной пространственной группы а именно, при 500°С в течение 4 минут. В результате получают строго заданный, единый, политип формируемой пленки CaSi₂ - 6R политип.

Пример 6.

Для получения эпитаксиального слоя силицида кальция сначала осаждают CaF₂ на подложку со слоем кремния на ее рабочей поверхности и формируют слой CaF₂ толщиной 40 нм.

Затем исходный слой CaF₂ облучают частицами ионизирующего излучения, проводят высокотемпературную обработку. Облучение и высокотемпературную обработку осуществляют одновременно. Облучают частицами ионизирующего излучения с энергией, обеспечивающей в отношении CaF₂ возбуждение, разложение и формирование атомарного Са, а именно, используя облучение электронным пучком с энергией 20 кэВ при плотности тока 50 мкА/см². Высокотемпературную обработку реализуют посредством поддержания нагретого состояния подложки до температуры и течение времени, обеспечивающими в отношении облучаемых участков слоя CaF₂ получение слоя силицида кальция CaSi₂ характерной пространственной группы а именно, при 400°С в течение 4 минут. В результате получают строго заданный, единый, политип формируемой пленки CaSi₂ - 6R политип.

Пример 7.

Для получения эпитаксиального слоя силицида кальция на подложку со слоем кремния на ее рабочей поверхности осаждают CaF₂, облучают частицами ионизирующего излучения, проводят высокотемпературную обработку. При этом осуществляют одновременно осаждение CaF₂ на подложку со слоем кремния на ее рабочей поверхности, облучение частицами ионизирующего излучения, проведение высокотемпературной обработки. Осаждают дифторид кальция молекулярно-лучевой эпитаксией со скоростью 0,3

Осаждение CaF₂ осуществляют в отношении количества дифторида кальция, которое эквивалентно в пересчете на формируемую толщину слоя CaF₂ 4 нм в течение времени, обеспечивающим в отношении облучаемых участков осаждения CaF₂ с указанной скоростью получение слоя силицида кальция.

Облучение проводят частицами ионизирующего излучения с энергией, обеспечивающей в отношении CaF₂ возбуждение, разложение и формирование атомарного Са, а именно, используя облучение электронным пучком с энергией 20 кэВ при плотности тока 50 мкА/см².

Высокотемпературную обработку реализуют посредством поддержания нагретого состояния подложки до температуры и в течение времени, обеспечивающими в отношении облучаемых участков осаждения CaF₂ с указанной скоростью получение слоя силицида кальция CaSi₂ характерной пространственной группы а именно, при 350°С. В результате получают строго заданный, единый, политип формируемой пленки CaSi₂ - 3R политип.

Пример 8.

Для получения эпитаксиального слоя силицида кальция на подложку со слоем кремния на ее рабочей поверхности осаждают CaF₂, облучают частицами ионизирующего излучения, проводят высокотемпературную обработку. При этом осуществляют одновременно осаждение CaF₂ на слой кремния подложки, облучение частицами ионизирующего излучения, проведение высокотемпературной обработки. Осаждают дифторид кальция молекулярно-лучевой эпитаксией со скоростью 0,3

Осаждение CaF₂ осуществляют в отношении количества дифторида кальция, которое эквивалентно в пересчете на формируемую толщину слоя CaF₂ 5 нм в течение времени, обеспечивающим в отношении облучаемых участков осаждения CaF₂ с указанной скоростью получение слоя силицида кальция.

Облучение проводят частицами ионизирующего излучения с энергией, обеспечивающей в отношении CaF₂ возбуждение, разложение и формирование атомарного Са, а именно, используя облучение электронным пучком с энергией 20 кэВ при плотности тока 50 мкА/см².

Высокотемпературную обработку реализуют посредством поддержания нагретого состояния подложки до температуры и в течение времени, обеспечивающими в отношении облучаемых участков осаждения CaF₂ с указанной скоростью получение слоя силицида кальция CaSi₂ характерной пространственной группы а именно, при 350°С. В результате получают строго заданный, единый, политип формируемой пленки CaSi₂ - 3R политип.

Пример 9.

Для получения эпитаксиального слоя силицида кальция на подложку со слоем кремния на ее рабочей поверхности осаждают CaF₂, облучают частицами ионизирующего излучения, проводят высокотемпературную обработку. При этом осуществляют одновременно осаждение CaF₂ на подложку со слоем кремния на ее рабочей поверхности, облучение частицами ионизирующего излучения, проведение высокотемпературной обработки. Осаждают дифторид кальция молекулярно-лучевой эпитаксией со скоростью 0,3

Осаждение CaF₂ осуществляют в отношении количества дифторида кальция, которое эквивалентно в пересчете на формируемую толщину слоя CaF₂ 10 нм в течение времени, обеспечивающим в отношении облучаемых участков осаждения CaF₂ с указанной скоростью получение слоя силицида кальция.

Облучение проводят частицами ионизирующего излучения с энергией, обеспечивающей в отношении CaF₂ возбуждение, разложение и формирование атомарного Са, а именно, используя облучение электронным пучком с энергией 20 кэВ при плотности тока 50 мкА/см².

Высокотемпературную обработку реализуют посредством поддержания нагретого состояния подложки до температуры и в течение времени, обеспечивающими в отношении облучаемых участков осаждения CaF₂ с указанной скоростью получение слоя силицида кальция CaSi₂ характерной пространственной группы а именно, при 550°С. В результате получают строго заданный, единый, политип формируемой пленки CaSi₂ - 3R политип.

Пример 10.

Для получения эпитаксиального слоя силицида кальция на подложку со слоем кремния на ее рабочей поверхности осаждают CaF₂, облучают частицами ионизирующего излучения, проводят высокотемпературную обработку. При этом осуществляют одновременно осаждение CaF₂ на подложку со слоем кремния на ее рабочей поверхности, облучение частицами ионизирующего излучения, проведение высокотемпературной обработки. Осаждают дифторид кальция молекулярно-лучевой эпитаксией со скоростью 0,3

Осаждение CaF₂ осуществляют в отношении количества дифторида кальция, которое эквивалентно в пересчете на формируемую толщину слоя CaF₂ 20 нм в течение времени, обеспечивающим в отношении облучаемых участков осаждения CaF₂ с указанной скоростью получение слоя силицида кальция.

Облучение проводят частицами ионизирующего излучения с энергией, обеспечивающей в отношении CaF₂ возбуждение, разложение и формирование атомарного Са, а именно, используя облучение электронным пучком с энергией 20 кэВ при плотности тока 50 мкА/см².

Высокотемпературную обработку реализуют посредством поддержания нагретого состояния подложки до температуры и в течение времени, обеспечивающими в отношении облучаемых участков осаждения CaF₂ с указанной скоростью получение слоя силицида кальция CaSi₂ характерной пространственной группы а именно, при 550°С. В результате получают строго заданный, единый, политип формируемой пленки CaSi₂ - 6R политип.

Пример 11.

Для получения эпитаксиального слоя силицида кальция на подложку со слоем кремния на ее рабочей поверхности осаждают CaF₂, облучают частицами ионизирующего излучения, проводят высокотемпературную обработку. При этом осуществляют одновременно осаждение CaF₂ на подложку со слоем кремния на ее рабочей поверхности, облучение частицами ионизирующего излучения, проведение высокотемпературной обработки. Осаждают дифторид кальция молекулярно-лучевой эпитаксией со скоростью 0,3

Осаждение CaF₂ осуществляют в отношении количества дифторида кальция, которое эквивалентно в пересчете на формируемую толщину слоя CaF₂ 40 нм в течение времени, обеспечивающим в отношении облучаемых участков осаждения CaF₂ с указанной скоростью получение слоя силицида кальция.

Облучение проводят частицами ионизирующего излучения с энергией, обеспечивающей в отношении CaF₂ возбуждение, разложение и формирование атомарного Са, а именно, используя облучение электронным пучком с энергией 20 кэВ при плотности тока 50 мкА/см².

Высокотемпературную обработку реализуют посредством поддержания нагретого состояния подложки до температуры и в течение времени, обеспечивающими в отношении облучаемых участков осаждения CaF₂ с указанной скоростью получение слоя силицида кальция CaSi₂ характерной пространственной группы а именно, при 400°С. В результате получают строго заданный, единый, политип формируемой пленки CaSi₂ - 6R политип.

Пример 12.

Для получения эпитаксиального слоя силицида кальция на подложку со слоем кремния на ее рабочей поверхности осаждают CaF₂, облучают частицами ионизирующего излучения, проводят высокотемпературную обработку. При этом осуществляют одновременно осаждение CaF₂ на подложку со слоем кремния на ее рабочей поверхности, облучение частицами ионизирующего излучения, проведение высокотемпературной обработки. Осаждают дифторид кальция молекулярно-лучевой эпитаксией со скоростью 0,3

Осаждение CaF₂ осуществляют в отношении количества дифторида кальция, которое эквивалентно в пересчете на формируемую толщину слоя CaF₂ 100 нм в течение времени, обеспечивающим в отношении облучаемых участков осаждения CaF₂ с указанной скоростью получение слоя силицида кальция.

Облучение проводят частицами ионизирующего излучения с энергией, обеспечивающей в отношении CaF₂ возбуждение, разложение и формирование атомарного Са, а именно, используя облучение электронным пучком с энергией 20 кэВ при плотности тока 50 мкА/см².

Высокотемпературную обработку реализуют посредством поддержания нагретого состояния подложки до температуры и в течение времени, обеспечивающими в отношении облучаемых участков осаждения CaF₂ с указанной скоростью получение слоя силицида кальция CaSi₂ характерной пространственной группы а именно, при 450°С. В результате получают строго заданный, единый, политип формируемой пленки CaSi₂ - 6R политип.

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов. В способе получения эпитаксиальной пленки силицида кальция сначала осаждают CaF₂ на подложку со слоем кремния на ее рабочей поверхности, формируют слой CaF₂ от 4 до 10 нм или от 20 до 40 нм. Затем одновременно облучают частицами ионизирующего излучения с энергией, обеспечивающей в отношении CaF₂ возбуждение, разложение и формирование атомарного Са, и проводят высокотемпературную обработку. Обработку реализуют посредством поддержания нагретого состояния подложки до температуры и течение времени, обеспечивающих в отношении облучаемых участков слоя CaF₂ получение слоя силицида кальция CaSi₂ характерной пространственной группы В другом варианте способа осуществляют одновременно осаждение CaF₂ на слой кремния, облучение частицами ионизирующего излучения, проведение высокотемпературной обработки в течение времени, обеспечивающего в отношении облучаемых участков осаждения CaF₂ получение слоя силицида кальция CaSi₂ характерной пространственной группы Осаждение CaF₂ осуществляют в отношении количества дифторида кальция, которое эквивалентно в пересчете на формируемую толщину слоя CaF₂ от 4 до 10 нм или от 20 до 100 нм в течение времени, обеспечивающего в отношении облучаемых участков осаждения CaF₂ получение слоя силицида кальция. Технический результат выражается в достижении получения строго заданного, единого, политипа формируемой пленки CaSi₂ с реализацией получения как 6R, так и 3R политипа, характерных для пространственной группы 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ получения эпитаксиального слоя силицида кальция, заключающийся в том, что сначала осаждают CaF₂ на подложку со слоем кремния на ее рабочей поверхности и на слое кремния формируют слой CaF₂, затем последний облучают частицами ионизирующего излучения, проводят высокотемпературную обработку, отличающийся тем, что формируют слой CaF₂ от 4 до 10 нм или от 20 до 40 нм, включая указанные значения интервалов, после формирования слоя CaF₂ проводят одновременно облучение и высокотемпературную обработку, облучают частицами ионизирующего излучения с энергией, обеспечивающей в отношении CaF₂ возбуждение, разложение и формирование атомарного Са, а высокотемпературную обработку реализуют посредством поддержания нагретого состояния подложки до температуры и в течение времени, обеспечивающих в отношении облучаемых участков слоя CaF₂ получение слоя силицида кальция CaSi₂ характерной пространственной группы .

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что облучают частицами ионизирующего излучения с энергией, обеспечивающей в отношении CaF₂ возбуждение, разложение и формирование атомарного Са, используя облучение электронным пучком с энергией 20 кэВ при плотности тока 50 мкА/см².

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что высокотемпературную обработку реализуют посредством поддержания нагретого состояния подложки до температуры и в течение времени, обеспечивающих в отношении облучаемых участков слоя CaF₂ получение слоя силицида кальция CaSi₂ характерной пространственной группы , - от 350 до 550°С, включая значения указанного интервала, в течение 4 минут.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что формируют слой CaF₂ посредством молекулярно-лучевой эпитаксии.

5. Способ получения эпитаксиального слоя силицида кальция, заключающийся в том, что на подложку со слоем кремния на ее рабочей поверхности осаждают CaF₂ на слой кремния, облучают частицами ионизирующего излучения, проводят высокотемпературную обработку, отличающийся тем, что осуществляют одновременно осаждение CaF₂ на слой кремния, облучение частицами ионизирующего излучения, проведение высокотемпературной обработки, облучение проводят частицами ионизирующего излучения с энергией, обеспечивающей в отношении CaF₂ возбуждение, разложение и формирование атомарного Са, высокотемпературную обработку реализуют посредством поддержания нагретого состояния подложки до температуры и в течение времени, обеспечивающих в отношении облучаемых участков осаждения CaF₂ получение слоя силицида кальция CaSi₂ характерной пространственной группы , при этом осаждение CaF₂ осуществляют в отношении количества дифторида кальция, которое эквивалентно в пересчете на формируемую толщину слоя CaF₂ от 4 до 10 нм или от 20 до 100 нм в течение времени, обеспечивающего в отношении облучаемых участков осаждения CaF₂ получение слоя силицида кальция, включая указанные значения интервалов.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что облучают частицами ионизирующего излучения с энергией, обеспечивающей в отношении CaF₂ возбуждение, разложение и формирование атомарного Са, используя облучение электронным пучком с энергией 20 кэВ при плотности тока 50 мкА/см².

7. Способ по п. 5, отличающийся тем, что высокотемпературную обработку реализуют посредством поддержания нагретого состояния подложки до температуры и в течение времени, обеспечивающих в отношении облучаемых участков осаждения CaF₂ получение слоя силицида кальция CaSi₂ характерной пространственной группы , - от 350 до 550°С, включая значения указанного интервала, в течение времени осаждения CaF₂, осаждение CaF₂ осуществляют в отношении количества дифторида кальция, которое эквивалентно в пересчете на формируемую толщину слоя CaF₂ от 4 до 10 нм или от 20 до 100 нм, включая указанные значения интервалов, в течение времени, обеспечивающего в отношении облучаемых участков осаждения CaF₂ получение слоя силицида кальция, которое задают, выбирая скорость осаждения 0,3 .

8. Способ по п. 5, отличающийся тем, что осаждение CaF₂ осуществляют посредством молекулярно-лучевой эпитаксии.