INFLUENCE OF VACUUM-PLASMA TREATMENT MODES ON THE SURFACE PHOTO-EMF OF SINGLE-CRYSTAL SILICON
Authors: Нагаплежева Рузанна Руслановна , Оракова Мариям Мустафаевна , Кушхова Марианна Юрьевна , Цеева Фатимат Мухамедовна , Мишаев Хусейн Азаматович 
Published: December 2022

Плазменные технологии в последней четверти ХХ века совершили настоящую научно-технологическую революцию в микроэлектронике. Придя в мир технологии микроэлектроники в качестве необходимой альтернативы жидкостному травлению, исчерпавшему к тому времени свой ресурс, плазменные или «сухие» технологии стали основным инструментом создания элементов изделий электронной техники. XXI век, несомненно, начался и протекает под знаком совершенствования таких технологий в твердотельной электронике. Плазменные технологии включают совокупность методов нанесения тонких и сверхтонких слоев на подложку полупроводника, а также комплекс методов размерного травления таких слоев с заданными параметрами травления. Если рассматривать методики размерного травления с использованием сухих технологий, то всегда следует учитывать, что весь спектр таких методов широк. Одни способы, такие как радикальное и плазмохимическое травление, подразумевают мягкое, чисто химическое взаимодействие плазменной среды с материалом подложки, результатом чего является образование летучего продукта травления и его удаление (откачка) из плазменного объема. Другая группа «сухих» методик включает способы чисто физического воздействия высокоэнергетических частиц плазмы на поверхность материала и удаление атомов с поверхности только в результате распыления материала. Методом поверхностной фото-ЭДС исследована реальная поверхность монокристаллического кремния p-типа в интервале температур T = 289-473 K до и после плазменной обработки. Обнаружено существенное различие спектров поверхностных электронных состояний, полученных при нагревании и охлаждении образцов. Нагрев приводит к десорбции газов и диссоциации молекул воды в поверхностном слое, что уменьшает поверхностный потенциал на порядок.

Plasma technologies in the last quarter of the twentieth century made a real scientific and technological revolution in microelectronics. Having come to the world of microelectronics technology as a necessary alternative to liquid etching, which had exhausted its resource by that time, plasma or «dry» technologies became the main tool for creating elements of electronic products. The 21st century, undoubtedly, began and proceeds under the sign of the improvement of such technologies in solid-state electronics. Plasma technologies include a set of methods for depositing thin and ultrathin layers on a semiconductor substrate, as well as a set of methods for dimensional etching of such layers with specified etching parameters. If we consider the methods of size etching using dry technologies, it should always be taken into account that the whole range of such methods is wide. Some methods, such as radical and plasma-chemical etching, imply a mild, purely chemical interaction of the plasma medium with the substrate material, resulting in the formation of a volatile etch product and its removal (pumping) from the plasma volume. Another group of «dry» methods includes methods of purely physical impact of high-energy plasma particles on the surface of the material and the removal of atoms from the surface only as a result of sputtering of the material. The surface photo-EMF method was used to study the real surface of single-crystal p-type silicon in the temperature range T = 289-473 K before and after plasma treatment. A significant difference was found in the surface electronic states spectra obtained by heating and cooling the samples. Heating leads to desorption of gases and dissociation of water molecules in the surface layer, which reduces the surface potential by an order of magnitude.