Мониторинг структурного качества границы раздела "кремний-сапфир" методом поверхностной фотоЭДС

Abstract

Heteroepitaxial silicon-on-sapphire (SOS) wafers with a layer thickness of 200 and 600 nm were fabricated by the vapor phase  epitaxy with monosilane as a precursor. The assessment of structural quality of silicon-sapphire interface was carried out by the surface photovoltage method (SPV) and X-ray reflectometry. Technological parameters of the manufacturing process that affecting to the  amount of SPV signal were determined via SOS quality monitoring.  We conclude that deposition temperature and the growth rate are  most important process parameters in this cause. It was found that  SPV method can be used as monitoring method of SOS fabrication  process, because SPV signals are correlated with Xray reflectometry  results. Probably, SPV method allowed to evaluate the structural and electrophysical parameters of silicon- sapphire interface. SOS device performances as function of SPV signal were determined. The leakage current of test pchannel MOS transistor in the closed state  was on 2-16 nA when SPV signal higher than 450 mV and the  leakage current was approximately 4 nA when SPV signal lower than 450 mV.Приведены результаты оценки структурного качества границы раздела "кремний-сапфир" гетероэпитаксиальных структур "кремний на сапфире" (КНС) с толщиной слоя кремния  200...600 нм, изготовленных методом газофазной эпитаксии с помощью пиролиза  моносилана. Качество границы раздела оценивалось методом поверхностной фотоЭДС  (ПФЭ) путем регистрации изменения поверхностного потенциала в процессе зондирования  структуры световым потоком с заданной длиной волны, а также методом рентгеновской  рефлектометрии. Мониторинг качества структур КНС в процессе их изготовления позволил  определить технологические параметры, влияющие на значение сигнала ПФЭ. Наиболее значимыми параметрами являются температура и скорость роста слоя кремния.  Отмечена корреляция между результатами измерений амплитуды сигнала ПФЭ и данными  рентгеновской рефлектометрии. Тестирование p-канальных МОП-транзисторов на  структурах КНС показало, что при амплитуде более 0.45 В ток утечки транзистора в  закрытом состоянии составлял 2...16 нА, в то время как на структурах с меньшими значениями амплитуды этот ток не превышал 4 нА

    Similar works