Введение к работе
' і
Диссертация посвящена изучению физики плазменного анодирования и использованию полученных-при этом данных для разработки методов (локального) управления кинетикой анодирования.
Актуальность теме придают не решенные в технологии микроэлектроники проблемы воопроивводимости и нивкой скорости роста анодных пленок (АП) в плавна.
Значительный интерес для микроэлектроники представляют такке высокоэффективные технологии . бевмасочного формирования полупроводниковых структур с вадашюй топологией. Разработанные и настоящему времени методы: лазерографнческие, например, пиролитнчеекое или фотолитичеокое травление (осаждение) слоев, пучковые, но обеспечивают должного качества структур, либо обладают низкой производительностью. Последнее связано с их непригодностью для групповой обработки формируемых полупроводниковых приборов. Без-ыасочная обработка приборов, в том числе групповая, на основе ла-эорографнческого процесса в рамках плазменного анодирования ранее не рассматривались.
Систематическое изучение проблемы управления плазменным анодированием ватрудняет то обстоятельство, что до сих пор остался непроясненным вопрос о лимитирующих стадиях процесса плазменного анодирования. Современная теория, рассматривая в качество таковых ионный перенос в АП и процессы на границе "АП плаама", игнорирует границу "анодируемый маториал.-АІГ. В то ме время накопилось значительное количество фактов, ісосвошю указывающих на существенную роль последней в физике анодирования. К ним молію отнести насьщо-
- 4 -ниє роста АП в отсутствие пробоя пленки, сильную чувствительность 'Кинотики анодирования к параметрам и предыстории структуры "анодируемый мате!)иал-А1Г* и др. По понятним причинам, бев внимания теории остались также такие вопросы, как стимулирование процессов на границе "анодируемый материал-АП" электронами (дырками), учет раоупорядоченности граница
Одним ив методов решения вопроса о лимитирующих анодирование стадиях, определения их "удельного веса", условий доминирования, иэучонип соответствующих физических механизмов является фото- и электронное воздействие на ту или иную стадию. Таким ойравом, последнее выступает в настоящей работе не только кг:: объест, но и itaK инструмент исследований.
Цель настоящей работы состоит в исследовании влияния фото- и электронного воздействия , на кинетику плазменного анодирования, включающем:
поучение роли границы раздела "анодируемый материал-ЛІГ' и электронностимулированных процессов на ней в физике плазменного анодирования;
оценку эффективности каналов управления ростом АП путем Фотостимулирования ионного переноса в АП и процоссов на границе "АИ-плазма";
изучение эффектов стимулирования процесса анодирования при фотовоздействии на границу "анодируемый материал-АП";
исследование физических механизмов, допусікшших программирование процесса плазменного анодирования.
- 5-Научная новизна.
-
Впервые граница "анодируемый материал-АЛ" исследована как фактор, лимитирующий или оказывающий существенное влияние на кинетику анодирования. Выявлены обратные связи и влияние параметров анодирования на кинетику анодирования, обусловленные ее зависимостью от состояния границы "анодируемый материал-АП".
-
Впервые рассмотрена роль электронов как стимулятора (ингибитора) процессов на границе "анодируемый материал-АП".
-
Впервые систематически рассмотрено плазменное фэтоалодировашю материалов.
-
В качестве основы для высокопроизводительной безмасочной литографии предложены химические системы и процессы, запоминающие внешнее воздействие. Продемонстрирована их реализация в случае плазменного анодирования.
Основные защищаемые положения.
1. Состояние, границы "анодируеїлй материал-АП" и' его изменение ' о' ростом АП, либо при варьировании параметров анодирования существенно влияют на кинотику анодирования. В основе указанного влияния лежит воздействие электронов (дырок) на упомянутую границу.
'. В зависимости от состояния границы "анодируемый материалАИ" инжектируемые в АЛ электроны стимулируют, либо подавляют рост All Высокознергетичная электронная компонента плазмы подавляет, а в определенных условиях индуцирует пространственно неоднородный рост АП.
-
Эффокт изменения їсинетики анодирования при переварядіш светом границы "полупроводник-А1Г.
-
йшические механизмы, реализующие программирование процесса плазменного анодирования:
- принудительная термеишзация электронов плавмы на поверх
ности АП стимулирует ее рост;
- электрическая Оистабильность в системе "полупроводниковая
. структура-плазма" индуцируют бистабильность реакции плаз
менного анодирования;
- запись и стирание влектричесіюго потенциала в системе "по
лупроводниковая структура-плазма" излучением различных
длин волн стимулирует прямые и обратные переходи между ос
новным и мотаатаОилълым состояниями, характеризующихся
разными скоростями роста AIL
Научная и практическая ценность работы. Полученные результаты углубляют представления о физике плазменного анодирования. Кроме того, они находят применение при изучении жидкостного анодирования материалов в системах с низкой эффективностью ионного тока, например, в случае анодного окисления кремния, а также при исследовании контактных явлений в электрохимии твердых электролитов.
На основе проведенных исследований разработаны новые способы низкотемпературного окисления it азотирования материалов, защищенные авторскими свидетельствами. Предложен критерий отбора химических систем и процессов, реализующих высокопроизводительную беемасочную литографию. Предложена конкретные лазерографические
- 7 -процессы, удовлетворяющие указанному критерию, бавирукіщиесн ни технологии плазменного анодирования.
Апробация работы. Основные ревудьтаты настоящей роботи докладывались на VIII Всесоюзной конференции по взаимодействию оптического получения о веществоц (Ленинград, 1088 г.), VI семинаре "йівичеоісая химия поверхности мснокристадличеоких полупроводников (Новосибирск, 188 г. ),/1 Всесоюзной конференции "Зитоэлвктрнчес-кио явления в полупроводниках" (Ташкент, 1989 г.), Всесоюзной конференции "Взаимодействие атомних частиц с твердим телом" (Ыэсква, 1989 г.), III Всесоюзной конференции "Применение лазеров в народном хозяйстве" (Шатура, 1989 г.), XIV Нездунарсдной конференции по когерентной" и нелинейной оптике (Ленинград, 1991 г.)
Структура и обмм работа Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы. Объем диссертации 101 страница, включая 17 рисунков и список літератури, содержащий 98 наименований.