Получение сильнообогащенных кислородом слоев кремния

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ

1.1 Эпитаксия кремния и области применения эпитаксиальных структур

1.1.1 Молекулярно-лучевая эпитаксия как способ получения совершенных пленок

1.1.2 Особенности молекулярно-лучевой эпитаксии кремния

1.1.3 Установки для молекулярно-лучевой эпитаксии кремния

1.1.4 Применение эпитаксиальных структур, полученных методом МЛЭ

1.2 Сильнообогащенные кислородом слои кремния

1.2.1 Особенности строения пористого кремния и его свойств

1.2.2 Светоизлучающие приборы, основанные на Si

1.2.3 Эпитаксиальные структуры Si на изоляторе

1.3 Методы получения тонких захороненных слоев SiO_X

1.3.1 Методы роста сверхрешеток Si/SiO₂

1.3.2 Рост слоев SiO_X методом молекулярно-лучевой эпитаксии

1.4 Свойства полученных захороненных слоев

1.4.1 Оптические свойства слоев Si/SiO₂

1.4.2 Структурные свойства слоев SiO_X

2. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Молекулярно-лучевая эпитаксия кремния

2.2 Описание установки МЛЭ

2.2.1 Электронно-лучевой испаритель

2.2.2 Манипулятор с нагревателем подложки

2.3 Технология получения слоев кремния, сильнообогащенных кислородом

2.3.1 Методика низкотемпературной предэпитаксиальной очистки поверхности кремния с помощью системы дифракции быстрых электронов

2.3.2 Рост слоев кремния, сильнообогащенных кислородом

2.3.3 Определение состава выращенной структуры

2.3.4 Условия адсорбции и десорбции кислорода на поверхности кремния

2.3.5 Определение состава газа

2.3.6 Послойный анализ пленки

2.4 Охрана труда и техника безопасности

2.4.1 Общие положения

2.4.2 Лица, ответственные за безопасность работы

2.4.3 Требования к работающим, обучение и проверка знаний

2.4.4 Требования к размещению экспериментальных установок и лабораторного оборудования, ввод его эксплуатацию

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Большой интерес представляет получение слоев SiO_X в кремнии для создания светоизлучающих приборов и эпитаксиальных структур кремний на изоляторе. В частности, путем встраивания кислорода в кремний в процессе эпитаксиального роста могут быть созданы потенциальные барьеры, действующие подобно гетероструктурам. Фоточувствительные слои также являются интересным объектом исследования с особыми квантовыми свойствами.

Фоточувствительные слои на кремнии получают, используя пористый кремний ввиду особенностей его строения и проявляемых им свойств, но пористый кремний имеет ряд существенных недостатков. Метод молекулярно-лучевой эпитаксии рядом своих приборных реализаций доказал свои преимущества перед другими методами получения кремниевых слоев, поэтому технология создания фоточувствительных слоев методом молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) является наиболее перспективной. На данный момент сверхрешетки Si/SiO₂ получают с помощью МЛЭ в одной камере и окисления в другой камере с переносом пластин через атмосферу. Такая методика требует специальных мер защиты поверхности и ее последующей очистки, что не позволяет создавать сверхрешетки с большим количеством слоев.

С этой точки зрения представляет интерес развитие методики получения аналогичных структур в одном процессе. Этого можно достичь с помощью МЛЭ, формируя в одной камере оба слоя. Целью данной курсовой работы является получение сильнообогащенных кислородом слоев кремния методом молекулярно-лучевой эпитаксии.

молекулярный эпитаксия кремний дифракция

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ

1.1 Эпитаксия кремния и области применения эпитаксиальных структур

1.1.1 Молекулярно-лучевая эпитаксия как способ получения совершенных пленок

Возросшие требования к параметрам полупроводниковых приборов и необходимость создания приборов на новых принципах вызвали появление новых способов получения совершенных пленок. МЛЭ-один из наиболее перспективных способов в технологии получения полупроводниковых пленок для производства интегральных схем самого различного уровня интеграции. Этот метод успешно применяется как в технологии сложных полупроводниковых соединений на основе А3В5 и А2В6, так и в технологии моноатомных полупроводников Si и Ge. МЛЭ позволяет создавать не только гомоэпитаксиальные, но и всевозможные гетероэпитаксиальные структуры, в том числе и на изолирующих подложках. Среди областей применения молекулярно-лучевой эпитаксии особо выделяется МЛЭ кремния. Возникнув, когда газофазная эпитаксия и ионная имплантация уже имели самое широкое применение, МЛЭ не только выдержала конкуренцию с ними, но и рядом приборных реализаций доказала свои преимущества /1,2/.

1.1.2 Особенности молекулярно-лучевой эпитаксии кремния

Молекулярно-лучевую эпитаксию кремния можно определить как кристаллизацию пленки путем испарения кремния на нагретую подложку кремния в сверхвысоком вакууме. Вакуумные условия позволяют не учитывать рассеяние, приграничные слои, эффект смешивания, тем самым появилась возможность непосредственно, почти мгновенно, осуществлять контроль условий осаждения. Для этого нужно контролировать температуру подложки и скорость роста для нелегированных слоев, а при легировании еще и режим работы источника легирующей примеси. Эти параметры легко поддаются автоматизации.

МЛЭ Si-низкотемпературный процесс. В этом одно из его преимуществ перед газофазной эпитаксией, рабочая температура которой выше 1100oC. Такие высокие температуры вызывают размытие профиля легирования, диффузию нежелательных примесей, что, в свою очередь, приводит к неравномерности свойств p-n перехода по площади и низкой воспроизводимости свойств от опыта к опыту. Низкая температура МЛЭ кремния достигается тем, что этот метод не требует ни плавления, ни химической реакции осаждения. Монокристаллические пленки получаются при температуре роста выше 450oC /3/. В этих условиях влияние диффузии и автолегирования незначительно, а деформация во время роста минимальна. Использование оперативного контроля процесса роста и низких температур подложки дает возможность реализовать послойное осаждение пленки (слоевой механизм роста). МЛЭ SI, таким образом, может применяться для получения пленок кремния желаемой толщины и с очень резким профилем.

Другой отличительной особонностью МЛЭ кремния является возможность получения как сверхрезкого профиля легирования (в несколько монослоев), так и произвольно заданного профиля. Это свойство обусловлено не только низкой температурой роста, но и возможностью выращивания пленки толщиной от нескольких десятых долей нм до десятков микрон с точностью 1%. Такая точность достигается стабилизацией скорости осаждения кремния на уровне 1% с помощью методики атомной флуоресценции при возбуждении оптического излучения электронным пучком /4/. В этой же работе, применяя вращение подложки во время роста, получили равномерность по толщине на уровне 1%.

1.1.3 Установки для молекулярно-лучевой эпитаксии кремния

Получение эпитаксиальных структур требует создания сложных эпитаксиальных систем, в которых предусмотрена возможность не только напыления и легирования пленок, но и их анализ и контроль за процессом роста. Требования, которым должна удовлетворять установка МЛЭ Si для того, чтобы обеспечить высокое качество пленок, следующие: низкий уровень фоновых примесей, однородность по толщине и концентрации примеси, высокая производительность. Обычно это многокамерные сверхвысоковакуумные установки /2,4/, снабженные безмасляными средствами откачки, обеспечивающими остаточное давление 10-8 Па. Высокая производительность достигается применением шлюзового устройства загрузки диаметром до 100 мм. Держатель позволяет нагревать такие пластины кремния до температуры 1200oC, а их вращение во время напыления позволяет обеспечить равномерность пленок по толщине. Технологическая часть содержит электронно-лучевой испаритель, несколько эффузионных ячеек для легирования испарением, а в некоторых установках /4/ имеется устройство для ионного легирования.

Аналитическая часть установок включает в себя всевозможные средства анализа. Дифракция электронов на отражение позволяет контролировать качество очистки подложки, структуру и морфологию поверхности подложки и растущей пленки. Квадрупольный масс-спектрометр служит для анализа остаточных газов, молекулярных потоков кремния и примесей, а оже-спектрометр и вторично-ионный масс-спектрометр используются для анализа состава полученной эпитаксиальной пленки.

Видно, что установка МЛЭ Si представляет собой сложный комплекс технологического и аналитического оборудования, поэтому его обслуживание осуществляется только высококвалифицированными специалистами. Это обусловливает высокую стоимость метода, но даже при этом из сравнения различных методов получения кремниевых слоев, данного в обзоре /3/, видна перспективность МЛЭ.

1.1.4 Применение эпитаксиальных структур, полученных методом МЛЭ

Приборы,созданные на основе эпитаксиальных пленок кремния, не только доказали их пригодность и перспективность, но и позволили провести более сложные измерения пленок. Одним из первых приборов был p-i-n переключающий диод /5/, работающий в диапазоне частот 40110 ГГц. Этот диод имеет время накопления носителей заряда 2.1 нс, сопротивление потерь 1.2 дБ при 55 ГГц. Создать такой диод газофазной эпитаксией чрезвычайно трудно. Возможность получения желаемого запрограммированного профиля легирования, что очень трудно в обычных методах, продемонстрирована в создании сверхрезкого диода Шоттки, у которого профиль распределения примеси меняется по закону x-3/2 /6/. Такое изменение уровня легирования обеспечивает линейную зависимость частоты от напряжения.

Кроме диодных структур методом МЛЭ создаются также и транзисторные структуры. МДП-полевой транзистор /7/ со слоем эпитаксиального кремния имеет подвижность в канале 1050 см2 В-1 с-1, что зачительно превышает 800 см2 В-1 с-1 у обычного полевого транзистора. Биполярные транзисторы также изготавливались, но по параметрам они пока не лучше транзисторов, полученных обычными методами.

Применение МЛЭ Si в технологии интегральных схем можно продемонстрировать созданием делителя частоты, включающего линейный предусилитель и задающий триггер в эмиттерной логике /8/. Рабочая частота его составляет 2.5 ГГц, в то время как делители на основе структур, выращенных газофазной эпитаксией, работают при 900 МГц.

Большой интерес представляет и твердофазная эпитаксия. Аморфные легированные пленки кремния, нанесенные при комнатной температуре в установке МЛЭ, затем кристаллизовались при более низких температурах, чем легирование во время эпитаксиального роста /9/. Этим способом был изготовлен диод с треугольным барьером, в котором p+-слой толщиной 4 нм расположен между n+-слоями толщиной 48 нм и 248 нм /10/. Подобную структуру, у которой необходимо изменить концентрацию на несколько порядков в пределах нескольких монослоев, создать довольно трудно.

Другой интересной областью применения МЛЭ Si является молекулярно-лучевое осаждение поликристаллического кремния на стеклянной подложке. Эта структура служит основой для создания тонкопленочного транзистора, который в сочетании с жидкокристальным индикатором можно применять в дисплее /11/. Слой кремния толщиной 1 мкм имеет подвижность 40 см2 В-1 с-1, хотя он и выращен при температуре 600oC. Молекулярно-лучевое осаждение используется и для получения толстых (более 1 мм) слоев поликристаллического кремния /12/. Скорость напыления при этом составляет более 4 мкм/мин. Установка позволяет наносить такой слой на 10 пластин диаметром 75 мм или 8-диаметром 100 мм.

Все эти примеры применения МЛЭ кремния указывают на перспективность данного метода в производстве полупроводниковых приборов и интегральных схем для самых различных целей.

1.2 Сильнообогащенные кислородом слои кремния

Сильнообогащенные кислородом слои кремния используются для получения гетероструктур типа Si/SiOx. Эти структуры являются основой для создания светоизлучающих приборов, полученных на Si, и эпитаксиальных структур Si на изоляторе (слой SiOx служит как изолятор). Слой SiOx имеет большую ширину запрещенной зоны по сравнению с Si в гетероструктурах. Сверхрешетки Si/SiOx также являются интересным объектом исследования с особыми квантовыми свойствами.

В частности, путем встраивания кислорода в кремний в процессе эпитаксиального роста методом МЛЭ могут быть созданы слои шириной 23 нм и шероховатостью около 1 нм, которые действуют подобно гетероструктурам с потенциальным барьером /13/.

В настоящее время широко используется высокая фоточувствительность кремния (изменение электропроводности при освещении), что позволяет преобразовывать световую энергию в электрическую. Однако обратный процесс, то есть достаточно эффективное преобразование злектрической энергии в видимый свет, осуществить пока не удается. Это связано с особенностями электронных свойств кремния, для которого маловероятны электронные процессы с испусканием оптических квантов.

Электронные свойства кремния можно изменить посредством формирования на его основе наноструктур - пространственно разделенных кремниевых участков с минимальными размерами в несколько нанометров. В этом случае носители заряда (электроны и дырки) приобретают дополнительную энергию вследствие квантового размерного эффекта. Обычно технология создания наноструктур в виде так называемых квантовых ям и квантовых точек (тонких слоев или мельчайших кристаллов, внедренных в другое вещество) довольно сложна; кроме того, полученные результаты пока не позволяют говорить о практическом использовании подобных кремниевых структур в светоизлучающих полупроводниковых устройствах. Поэтому в них используется пористый кремний (ПК) ввиду особенностей его строения и проявляемых им свойств. Но ПК имеет ряд существенных недостатков /14/. Вследствиe этого технология создания гетероструктур типа Si/SiOx базируется на методе МЛЭ.

1.2.1 Особенности строения пористого кремния и его свойств

В 1956г. А. Улиром был получен ПК /15/. Этот материал представляет собой монокристаллы монокристаллического кремния (c-Si), в которых в результате электрохимического травленния было получено огромное количество пор. Плотность пор в некоторых образцах была столь большой, что происходило их перекрытие, и непротравленные участки кремния имели вид кораллоподобной системы нитей переменного сечения. Минимальные размеры сечения кремниевых нитей и их изолированных участков (кластеров) в пористом слое составляют, по данным электронной микроскопии, единицы нанометров. ПК обычно формируется как слой на поверхности пластины c-Si, что очень важно для использования в микроэлектронике.

До недавнего времени интерес к ПК был связан прежде всего с его электро- и теплофизическими свойствами. Так, например, используя пористость данного материала, можно почти полностью его окислить и получить толстый изолирующий слой, или же, наоборот, ввести примеси, увеличивающие электропроводность. Первые сообщения о возможности излучения видимого света в ПК, полученном электрохимическим методом, датируются 1960г., когда было обнаружено его заметное свечение. В 1984г. была зафиксирована и исследована фотолюминесценция (ФЛ)-эмиссия света под действием оптического возбуждения-в ПК, охлажденном до температуры жидкого гелия /14/. Однако, интенсивные исследования этого явления тогда не проводились, что возможно, было связано с отсутствием ясной физической идеи, объясняющей наблюдаемые факты.

В конце 1990г. Л. Кэнхэмом из Великобритании была обнаружена эффективная красно-оранжевая ФЛ из пористого кремния при комнатной температуре /16/. Практически одновременно о сходных результатах информировала группа исследователей из Франции /17/. Авторы этих работ прямо связывали наблюдаемую люминесценцию с квантовым размерным эффектом в наноструктурах пористого слоя. Вскоре было получено сообщение о наблюдении электролюминесценции (ЭЛ) в данном материале. При ЭЛ излучение света происходит в результате прохождения электрического тока в полупроводнике, приводящего к возбуждению электронов и дырок с последующей их рекомбинацией. Главным стимулом интенсивного изучения свойств ПК явилась перспетива его практического использования для создания светоизлучающих приборов.

1.2.2 Светоизлучающие приборы, основаные на Si

Светоизлучающие приборы (СИП), основанные на Si, очень привлекательны для оптоэлектронной промышленности. Например, интеграция кремниевых СИП с кремниевой микроэлектроникой может приводить к надежным и недорогим оптическим соединениям Открытие яркой люминесценции от ПК, полученного электрохимическим травлением /18/, направлено на создание СИП, основанных на Si. Так как размер длинноволновой области не имеет квантового ограничения, самая новая модель для такой люминесценции предполагает наличие на поверхности кислорода, связанного локализованными дефектами, который участвует в световой эмиссии /19/.

1.2.3 Эпитаксиальные структуры Si на изоляторе

Широкое применение в микроэлектронике нашли эпитаксиальные структуры Si на изоляторе: кремний на сапфире (КНС), кремний на шпинели, кремний на нитриде и кремний на окисле /20/. Эти структуры формируются по стандартной МОП-технологии на монокристаллической кремниевой пленке, эпитаксиально выращенной на монокристаллической подложке. КНИ-структуры имеют низкие паразитные емкости, что обеспечивает высокое их быстродействие. В настоящее время рабочие характеристики КНИ-структур значительно уступают соответствующим характеристикам приборов на монокристаллических подложках. Это обусловлено высокой плотностью дефектов в объеме таких эпитаксиальных кремниевых пленок и большой плотностью поверхностных состояний на границе раздела кремний-изолятор.

1.3 Методы получения тонких захороненных слоев SiOx

1.3.1 Методы роста сверхрешеток Si/SiO2

В работе /21/ рост сверхрешеток Si/SiO2 методом молекулярно лучевого осаждения (МЛО) происходит с использованием радиочастотного плазменного источника. Использование в качестве источника окисления радиочастотной плазмы позволяет исключить ожидание времени выдержки подложек в камере осаждения после окисления. Кроме того, можно точно контролировать рост окисла.

Для роста сверхрешеток Si/SiO2 используется модифицированная установка МЛЭ (VG Semicon V80M). Газовый источник, активированный плазмой, находится в кислородной камере. 1/4 кремниевой пластины диаметром 76 мм с ориентацией (100) была очищена, используя термическую десорбцию естественного окисла, приготовленного после стандартной обработки с помощью пучка кремния. Эта технология очистки позволяет получить очень гладкую поверхность. Шероховатость поверхности измеряется с помощью атомного силового микроскопа и она меньше, чем 2 нм в пределах сканирования области 1 мкм. Поверхность Si окисляется при комнатной температуре. Поток кислорода в процессе окисления грубо соответствует давлению 3х10-5 Па в ростовой камере. Время роста слоя SiO2 толщиной 1 нм составляет 10 мин. Аморфные слои кремния, толщина которых лежит в области от 1.5 до 6 нм, осаждаются при комнатной температуре со скоростью 0.07 нм/сек. Часть образцов выращивается с добавлением потока атомов водорода в процессе осаждения Si для пассивации оборванных связей в аморфном Si. Этот поток генерируется радиочастотным плазменным источником, мощность которого составляет 400 Вт.

Авторами статьи /22/ сверхрешетки Si/SiO2 были выращены при комнатной температуре на Si пластинах с ориентацией (100), легированных фосфором n-типа, методом МЛЭ. Тонкие пленки Si различной толщины были осаждены на поверхность Si подложки, имеющей ориентацию (100) и окисленной с помощью ультрафиолетовой озоновой обработки. Пленка SiO2 толщиной около 1 нм была затем выращена вне ростовой камеры с ограниченной скоростью в процессе ультрафиолетовой озоновой обработки. Эта процедура повторялась до тех пор, пока не было получено десять периодов сверхрешетки Si/SiO2 со слоем Si толщиной 2.8 нм и слоем SiO2 толщиной 1.0 нм.

1.3.2 Рост слоев SiOx методом молекулярно-лучевой эпитаксии

Рост слоев SiOx методом молекулярно лучевой эпитаксии (МЛЭ) происходит на образцах с нелегированным буферным слоем толщиной 0.4 мкм, скорость роста составляет 0.5 нм/сек при температуре 700oC на предварительно окисленной кремниевой подложке, которая имеет ориентацию (100). Естественный окисел удаляется в течении 5 мин в процессе тепловой десорбции при температуре 900oC. После того, как был выращен буферный слой, поток Si был резко перекрыт и подложка была охлаждена до комнатной температуры. Парциальное давление кислорода порядка 10-7 Па поддерживается в течении осаждения Si со скоростью 0.01 нм/сек толщиной 45нм. Этот слой покрыт Si, осаждением его с такой же скоростью толщиной 23нм. Подложка была нагрета до температуры эпитаксии для того, чтобы рекристаллизовать аморфный слой, и затем эпитаксиальный рост Si продолжается с обычной скоростью роста /13/.

1.4 Свойства полученных захороненных слоев

1.4.1 Оптические свойства слоев Si/SiO2

Для измерения характеристик образцов использовались следующие методы: эллипсометрия, дифракция быстрых электронов, трансмиссионная электронная микроскопия, атомный силовой микроскоп, рентгеновская дифракция, фотолюминесценция и трансмиссионная микроскопия.

Изображение поперечного сечения образца, полученное на микроскопе Jeol 2010, содержит шесть периодов сверхрешетки Si/SiO2 со слоем Si толщиной 4 нм и слоем SiO2 толщиной 1.0 нм /21/. Слои Si и SiO2 имеют белую и темную области. Слои гладкие и однородные по своей толщине. Между Si и SiO2 имеется резкая граница раздела /21,22/.

Величина энергии запрещенной зоны (1.12 эВ) для образцов, выращенных на кварцевой подложке, соответствует кристаллической структуре кремния /21/. Поэтому в сверхрешетке имеются поликристаллические и нанокристаллические кремниевые слои, хотя рентгеновская дифракция и дифракция быстрых электронов показывают изображение в виде диффузного гало, которое типично для некристаллических пленок.

Спектры фотолюминесценции сверхрешеток при комнатной температуре были измерены в 488 нм (2.5 эВ) области, используя аргоновый экситоновый лазер, двойной монохроматор и фотоумножитель. Положение пика энергии люминесценции от образца, содержащего сверхрешетку с аморфным слоем кремния толщиной 36 нм, составляет 650 нм (1.9 эВ) /21/. Для толщин, больших чем 3 нм, квантовое ограничение на пик энергии влияет очень слабо /21,22/. Положение энергии фотолюминесценции зависит от толщины слоя кремния в сверхрешетке. На рис.1.1 показана зависимость энергии фотолюминесценции от толщины кремниевого слоя в сверхрешетке. Таким образом проявляется фотолюминесценция от кремниевого слоя. Увеличение энергии люминесценции до 1.9. В может быть объяснено недостатком кислорода, связанного локализоваными дефектами. Образцы могут иметь высокую степень содержания кислорода в кремниевых слоях, потому что рост и окисление кремния проводятся в одной и той же камере с интервалом 3060 мин между окислением и ростом кремния /21/. В кремниевом слое толщиной 12 нм пики люминесценции более острые и сдвинуты в голубую область до 530 нм (2.3 эВ). Изменение пика энергии происходит последовательно. Таким образом, наблюдается квантовое ограничение энергии состояний /21,22/. Пики фотолюминесценции имеют длинноволновый хвост в диапазоне 600700 нм. Имеется люминесценция от дефектов, но их интенсивность уменьшена, потому что общая толщина Si мала /21,22/.

Люминесценция при комнатной температуре в диапазоне 540650 нм наблюдалась от сверхрешеток Si/SiO2, выращенных после окисления. Дефекты, вызванные присутствием кислорода в Si, проявляются в фотолюминесценции от сверхрешеток с толщиной Si больше, чем 2 нм. В Si слое толщиной 12 нм люминесценция проявляется из-за квантования уровней энергии в сверхтонких слоях Si /21,22/.

1.4.2 Структурные свойства слоев SiOx

Анализы оже электронной спектроскопии и трансмиссионной электронной микроскопии показывают, что слой SiOx с распределением в виде дельтообразной функции с шириной в несколько межплоскостных расстояний захоронен в монокристалле Si матрицы. Измерение вольт-фарадных характеристик и спектроскопическое резонансное туннелирование подтверждают, что эти слои являются резким потенциальным барьером /13/.

Первоначальное исследование, касающееся встраивания кислорода в процессе МЛЭ, было проведено Оже-электронной спектроскопией. Для этого был приготовлен образец с кислородом, находящийся на глубине 10 нм. Первоначально электронный пучок имеет энергию 2 кэВ. Образец распыляется ионами Ar+ с энергией 1 кэВ и с током 1 мкА, диаметр пучка 1 мм. Калибровка толщины от времени распыления обеспечивается механическим измерением поверхности профиля. Пик на глубине 12 нм соответствует кислороду, захороненному в глубоком слое. Ширина на половине максимального сигнала около 4 нм. Реальный профиль еще резче из-за таких эффектов, как перемешивание ионами и шероховатость поверхности, вызванных ионным распылением, которое вызывает уширение измеренного профиля. Поэтому можно предположить, что кислород заключен в слой дельта типа /13/. Средняя концентрация кислорода в объеме образца составляет несколько процентов.

Та же конфигурация образца исследуется трансмиссионной электронной микроскопией, использующей высоко разрешающий микроскоп, с помощью которого была получена картина каналирования электронов для ускоряющих напряжений в диапазоне от 1 кВ до 15 кВ /13/.

Электрические свойства слоев SiOx измеряются вольт фарадным методом при комнатной температуре. Для этого были приготовлены образцы, содержащие два дельта слоя SiOx, разделенные расстоянием 5 нм и расположенные на 20 нм ниже от поверхности. Они помещены на нелегированный слой кристаллического Si толщиной 0.4 мкм, выращенным на p+ подложке (100), которая является омическим контактом. Смещающее напряжение вольт-фарадных характеристик лежит в пределах от -4 В до 2 В и частота меняется от 1 кГц до 100 кГц. Образцы имеют дельта слои SiOx, верхний электрод представляет собой контакт Шоттки. Входные характеристики дырок видны для отрицательных величин смещения. В структуре, включающей в себя два SiOx слоя, наблюдаются обычно низкие и высокие частоты, наблюдаемые в МДП структуре /13/. Это можно объяснить только, если дополнительный слой делают как потенциальный барьер для положительного и отрицательного смещения.

Емкость электрического изолятора составляет 0.8 нФ, которая приемлема для конфигурации барьера между слоями SiOx и затвором металла. Эта частотная зависимость свидетельствует о инверсионном слое неосновных носителей заряда, то есть электронов, находящихся под положительным смещением. Свойства барьера, находящегося под отрицательным смещением, не зависят от частоты, что свидетельствует о накоплении в слое большинства носителей заряда, то есть дырок. Это означает, что барьер из-за наличия обогащенного кислородом слоя действует скорее подобно гетероструктуре, чем структуре с дельта легированием /13/.

Хорошими показателями резкости барьеров дельта типа являются квантовые локализации электрического заряда в двойных барьерах. Дискретные уровни энергии могут быть измерены в экспериментах по резонансному туннелированию.

Для этих экспериментов образцы с двумя барьерами SiOx и с ямами шириной 20 нм помещались на расстоянии 20 нм от выращенной поверхности. Два дельта слоя SiOx помещены на нелегированный слой кристаллического кремния, выращенного на n+ подложке (100), которая действует как омический контакт с обратной стороны. Структура завершалась вторым омическим контактом, образованным вырожденным дельта слоем Sb, находящимся на расстоянии примерно 2 нм от поверхности. Для аппроксимации первого порядка энергетической структуры с квадратной потенциальной ямой полагается ширина барьера 5 нм и уменьшение высоты барьера на 5 эВ. Эта величина определена из расстояния между пиками спектра туннелирования в соответствии с измеренными толщинами барьера в 12 нм SiOx слое. Простой расчет поверхности с ориентацией (100) дает квадратную яму шириной 5нм и шероховатостью около 1 нм. Структурам с положительным напряжением приписывают хорошее соответствие с вычисленным пиком, находящимся на расстоянии V=0.024 В. Расширение пиков, кроме того, вызывает шероховатость барьера около 1 нм. Начало спектра туннелирования не может быть определено из-за падения потенциала в пределах буферного слоя, находящимся под большим напряжением. Считается, что ассиметрия обусловлена ассиметричным положением барьера в буферном слое /13/. Для того, чтобы показать зависимость расстояния между пиками от расстояния между двумя барьерами SiOx были приготовлены другие структуры с ямами: в ямах шириной 7 нм не может быть разделенных пиков, тогда как в ямах шириной 3 нм два пика, помещенных на расстоянии 0.2 В, могут быть измерены и получены теоретическими расчетами /13/.

2. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Молекулярно-лучевая эпитаксия кремния

Молекулярно-лучевой эпитаксией кремния называется кристаллизация пленки путем испарения кремния на нагретую подложку кремния в сверхвысоком вакууме.

В процессе МЛЭ кремния его атомы и кластеры напыляются на атомарно-чистую поверхность и диффундируют по поверхности к местам встраивания в кристалл. Реальные скорости роста 0.11.0 мкм/ч предполагают, что время получения эпитаксиальной пленки составляет от долей до нескольких часов. Атомарно-чистая поверхность может сохраняться в течении указанного времени при давлении 10-710-8 Па. Первоначально атомарно-чистая поверхность, выдержанная в течении суток и более при указанных давлениях, может оказаться непригодной для эпитаксии из-за адсорбции углеводородов с парциальным давлением меньше 10-10 Па и образования карбида кремния при последующем нагреве подложки до 600800oC.

Поверхностная диффузия кремния определяется, в основном, температурой. При понижении температуры подложки уменьшается скорость поверхностной диффузии и поэтому для сохранения условий эпитаксии необходимо снижать скорость роста. Минимальными температурами можно считать температуры 300400oC, когда МЛЭ приходится вести при скорости роста менее 0.1 мкм/ч. Увеличение скорости роста при низкой температуре приводит к появлению дефектов, обусловленных недостаточной скоростью поверхностной диффузии. Поэтому в большинстве процессов МЛЭ температура роста выбирается в диапазоне 600800oC.

2.2 Описание установки МЛЭ

Установка МЛЭ, схема которой приведена на рис.2.1, предназначена для получения эпитаксиальных многослойных пленочных структур в условиях сверхвысокого вакуума.

В установку МЛЭ входит целый ряд насосов, которые позволяют получать предварительный и сверхвысокий вакуум: механический насос (P=10510 Па), сорбционный погружной насос (P=10510-2 Па), сорбционный заливной насос (P=110-3 Па), магниторазрядный насос (P=10-310-8 Па), титановый сублимационный насос (P=10-610-8 Па), турбомолекулярный насос (P=10-110-6 Па).

Предварительная откачка осуществляется механическим и сорбционным насосами. Механический насос служит для быстрой откачки вакуумной системы до 10102 Па, погружной и заливной сорбционные насосы, охлаждаемые жидким азотом, откачивают систему до 10-2 Па. Магниторазрядный и титановый сублимационный насосы предназначены для получения сверхвысокого вакуума. За счет работы турбомолекулярного насоса достигается хороший вакуум в условиях большой газовой нагрузки.

Давление в рабочей камере во время эпитаксии поддерживается на уровне 10-710-8 Па магниторазрядным, титановым сублимационным насосами и криопанелью (2), охлаждаемой жидким азотом. В основном оно определяется водородом, освобождающимся из источника кремния.

В установку МЛЭ также еще входит азотная ловушка, которая нужна для того, чтобы масло с турбомолекулярного насоса не попало в камеру, а также для увеличения эффективности откачки паров воды.

Установка МЛЭ содержит два модуля: модуль загрузки-выгрузки (МЗВ) и модуль газовой эпитаксии (МГЭ). МЗВ (5) предназначен для загрузки, выгрузки и транспортировки полупроводниковых подложек в рабочую камеру МГЭ. МГЭ служит для работы с газами. Для обеспечения независимой работы этих двух модулей в МЗВ установлен шибер.

Для ввода подложек в рабочую камеру они устанавливаются на носитель подложки. Носитель подложки устанавливается в кассету (6), последняя вводится в камеру МЗВ.

Основой МГЭ являются: вакуумная камера, манипулятор с нагревателем подложки (3), электронно-лучевой испаритель (ЭЛИ), кварцевый измеритель толщины (КИТ), масс-спектрометр, дифрактометр быстрых электронов и система напуска O2.

Манипулятор с нагревателем служит для захвата подложки и ориентирования ее относительно молекулярных пучков, а также для нагрева и вращения подложки во время эпитаксии. ЭЛИ используется для получения молекулярных пучков. КИТ ипользуется для измерения и контроля толщины пленки. Масс-спектрометр применяется для анализа состава остаточных газов. Дифрактометр быстрых электронов применяется для наблюдения структуры поверхности подложек в процесе предэпитаксиальной очистки, а также для наблюдения структуры тонких пленок в процессе их нанесения методом МЛЭ. Система напуска O2 представляет собой систему газоснабжения и предназначена для напуска O₂ в рабочую камеру МГЭ. Она включает в себя регулируемый натекатель, предварительный объем для порционного напуска и вакуумную линию, которая подключается к баллону с кислородом. Вакуумная линия имеет автономную откачку и датчики измерения вакуума.

ЭЛИ и манипулятор с нагревателем подложки являются наиболее важными узлами МГЭ при проведении процесса МЛЭ. Ввиду этого рассмотрим более подробно особенности их применения.

2.2.1 Электронно-лучевой испаритель

Молекулярный поток кремния формируется ЭЛИ, схематически показанном на рис.2.2. В корпусе (6), охлаждаемом водой, размещена система, состоящая из катода (3), фокусирующего электрода (2), ускоряющего электрода (1), и кремниевой мишени (5) диаметром 60 мм и высотой 10 мм. Срезы катода, фокусирующего электрода и ускоряющего электрода должны располагаться на одной прямой. Зазоры между ними одинаковы и составляют 10.2 мм.

Над поверхностью тигля с помощью магнитов и магнитопроводов формируется поле с индукцией 0.0150.02 Тл. В ЭЛИ используются Sm-Co-магниты, изготовленные методом порошковой металлургии. Они хорошо обезгаживаются при 200250оC. Для исключения распыления корпуса испарителя и загрязнения молекулярного потока поставлены кремниевые экраны (7), закрывающие стенки ЭЛИ. Однако необходимо отметить, что если во время эпитаксии магниты ЭЛИ надежно экранируются от тепловых потоков водоохлаждаемыми стенками корпуса ЭЛИ, то при прогреве вакуумной камеры с целью обезгаживания, когда водяное охлаждение отсутствует, они принимают температуру корпуса. Поэтому для исключения размагничивания температура прогрева вакуумной камеры и, особенно, блока ЭЛИ, не должна превышать 250оC.

При длительной работе ЭЛИ в центре материала, загруженного в тигель, образуется кратер, что может привести к уменьшению скорости испарения и увеличению неравномерности толщины пленки. Для выравнивания профиля загруженного материала центр расплава временно смещают в разные стороны от центра тигля, оплавляют края кратера и таким образом перемещают испаряемый материал к центру тигля. Смещение центра расплава производят изменением ускоряющего напряжения или внешними магнитами, размещенными на стенке вакуумной камеры.

Основная характеристика ЭЛИ-зависимость скорости роста от тока эмиссии-приведена на рис.2.3. Она получается путем нескольких пробных напылений. Эта характеристика может несколько изменяться при эксплуатации ЭЛИ из-за изменений условий фокусировки и профиля распределения кремния в тигле ЭЛИ. Фактически только путем экстраполяции этой характеристики в область малых скоростей определяется режим, при котором напыляется кремний в процессе низкотепературной предэпитаксиальной очистки поверхности подложки. Весьма удобным является использование кварцевого измерителя толщины пленки, модифицированного для применения в условиях сверхвысокого вакуума.

Систематическое использование ЭЛИ для выращивания эпитаксиальных слоев толщиной в 1 мкм приводит к расходу кремния 0.10.3 см3/подложку. Поэтому после эпитаксии структур с общей толщиной 2530 мкм необходимо догружать вместимость тигля. ЭЛИ кремнием. Возможность работать в режиме автотигля позволяет при догрузке доводить количество кремния до величины, примерно на 3050%.

2.2.2 Манипулятор с нагревателем подложки

В данном разделе рассматриваются некоторые особенности поддержания необходимой температуры подложки, размещаемой вместе с носителем во время эпитаксии на манипуляторе. Система, определяющая температуру подложки, включает нагреватель в виде танталовой спирали, набор многослойных радиационных экранов, водоохлаждаемый экран, контрольную термопару и блок нагрева подложки (БНП). Рабочий спай термопары размещен внутри нагревательного узла и не имеет прямого теплового контакта ни с подложкой, ни с носителем. Поэтому показания термопары отражают температуру внутри нагревательного узла, довольно близкую, но систематически не равную температуре подложки. Разница между температурой подложки и показаниями термопары зависит от геометрии системы, ее теплоемкости, оптической прозрачности подложки, температуры нагревателя, времени и режима работы БНП.

В относительно небольшом интервале температур 600800oC можно считать, что разность температур подложки и термопары много меньше величины температуры. Поэтому можно воспользоваться зависимостью показаний термопары от мощности нагревателя для получения аналогичной характеристики для температуры подложки с поправкой на имеющуюся разность их температур. Эта поправка может быть определена, по крайней мере, в одной точке. Для определения упомянутой поправки можно использовать возможность наблюдения фазового перехода на поверхности кремния Si(111)7x71x1, который имеет место при температуре 830oC. Процесс калибровки системы по температуре выполняется следующим образом. В режиме автоматического управления задается последовательно ряд температур по градуировочной таблице термопары нагревателя подложки. После достижения заданной температуры с помощью системы ДБЭ фиксируется структура поверхности кремниевой подложки с ориентацией (111). Последовательно устанавливая температуры в интервале 750950oC и регистрируя установившиеся значения тока и напряжения нагревателя, необходимо зарегистрировать то значение температуры, при котором имеет место фазовый переход Si(111)7x71x1. Пусть при этом температура подложки (Т_П) составляет 830oC. Наблюдаемая при этом разность температур термопары и подложки принимается постоянной в диапазоне 600900oC и на эту величину вносится поправка при работе нагревателя манипулятора. Зависимость температуры подложки от тока нагрева подложки приведена на рис.2.4.

Из-за прогрева узла токовводов нагревателя и термопары через некоторое время после включения начинают искажаться показания термопары в сторону уменьшения. Эти искажения увеличиваются с ростом рабочей температуры и при Тп=900oC могут составить около 100oC. Прогрев токовводов зависит от температуы и становится заметным через 0.51 час после включения нагревателя. Из этого следует, во-первых, что калибровку нагревателя и термопары нужно проводить не более, чем через 0.5 часа после начала работы в заданном режиме. Во-вторых, из-за медленного температурного дрейфа показаний термопары продолжительные процессы эпитаксии необходимо проводить в режиме стабилизации заданного тока нагревателя. Некоторым недостатком такого режима является большое время установления заданной температуры, составляющее 1020 минут.

Источником информации о температуре подложки могут служить различные пирометры. Те из них, которые на выходе имеют сигнал, соответствующий измеряемой температуре, могут использоваться для управления БНП. В этом случае будут отсутствовать отрицательные эффекты температурно-временного дрейфа, обусловленные нагревом узла токовводов термопары. Однако и в случае применения оптических пирометров необходимо учитывать элемент неопределенности, обусловленный частичной прозрачностью подложки, зависящей к тому же от типа и уровня легирования.

2.3 Технология получения слоев кремния, сильнообогащенных кислородом

2.3.1 Методика низкотемпературной предэпитаксиальной очистки поверхности кремния с контролем процесса с помощью системы дифракции быстрых электронов

Процесс МЛЭ кремния проводится в условиях сверхвысокого вакуума при температурах 500800oC. При этом поверхность роста должна быть атомарно чистой и монокристаллической. Поверхность стандартных пластин кремния, предназначенных для эпитаксии, имеет слой естественного окисла толщиной 1.02.0 нм, на внешней стороне которого находится приблизительно монослой влаги и углеводородов, адсорбированных из окружающей атмосферы. Ели подложку с такой поверхностью нагреть в вакууме до температуры 600800oC, то часть углеводородов попадет на поверхность кремния, что приведет к образованию термически очень устойчивого карбида кремния. Кристаллы карбида, в свою очередь, во время эпитаксии станут служить центрами торможения ступеней роста и образования структурных дефектов. В настоящее время наиболее распространенным способом подготовки подложек кремния для МЛЭ является создание на его поверхности тонкого пассивирующего сплошного слоя двуокиси кремния с низкой адсорбционной емкостью по отношению к углеводородам. Такой слой получают химическим методом непосредственно перед вводом подложек в шлюзовую камеру установки МЛЭ. Слой формируется на свежетравленой поверхности кремния. С целью уменьшения объема работ при подготовке подложек для эпитаксии, последние хранятся, будучи предварительно термически окисленными, и этот термический окисел толщиной около 0.1 мкм удаляется на первом этапе создания пассивирующего окисла. Уже в рабочей камере установки МЛЭ подложка нагревается до температуры около 800oC, при этом углеводороды десорбируются на первом этапе нагрева, не взаимодействуют с кремнием и испаряются, когда пленка двуокиси кремния еще сплошная. Затем пленка восстанавливается до моноокиси за счет реакции с подложкой или с подпыляемым кремнием и испаряется, оставляя поверхность подложки атомарно чистой. Этот этап работы с подложкой проходит с контролем состояния поверхности с помощью системы дифракции быстрых электронов (ДБЭ).

Предэпитаксиальная очистка поверхности кремния (на примере Si(111)-7x7 проводится в три этапа:

1)Температура подложки от близкой к комнатной поднимается до 800oC. Это делается с использованием заранее составленных градуировочных кривых, нагревателя подложки, связывающих мощность (ток) нагревателя, показания термопары нагревателя и истинной температуры подложки, определяемой по пирометру или точке сверхструктурного перехода Si(111)-7x7Si(111)-1x1 при 830oC.

2) После того как температура подложки установилась равной 800oC, проводится подпыление поверхности кремнием с целью восстановления двуокиси кремния до моноокиси. Поток кремния при этом составляет 5x10¹³ ат/см² сек, что будет показано ниже. Для этого на время около 2 мин открывается заслонка ЭЛИ. При этом ведется наблюдение дифракционной картины поверхности подложки. При нормальном ходе процесса очистки уже в конце этапа напыления кремния начинает исчезать диффузный фон и увеличивается яркость основных рефлексов. Завершение процесса очистки отличается появлением сверхструктурных рефлексов Si(111)-7x7.

3) Если после напыления кремния дифузный фон исчез, а сверхструктурных рефлексов на картине ДБЭ нет, то необходимо выдержать подложку при температуре 800oC в течение 510 мин. В большинстве случаев после этого очистка завершается нормально. В противном случае температура подложки увеличивается на 50100oC и делается выдержка при этой температуре 1015 мин до завершения процесса очистки - появления сверхструктурных рефлексов.

При предэпитаксиальной очистке поверхности Si(100)-1x1, сверхструктурный переход не наблюдается ни при какой температуре. О ее очистке судим по появлению сверхструктуры 2x1 на картине ДБЭ, которая не гаснет при повышении температуры, а также по отсутствию диффузного фона.

2.3.2 Рост слоев кремния, сильнообогащенных кислородом

Данный рост происходит на Si подложке n-типа проводимости, легированной фосфором, имеющей удельное сопротивление 7.5 Ом см и ориентацию (100). Этот рост контролируется с помощью системы дифракции быстрых электронов. Основные параметры, характеризующие рост, следующие: ток нагрева (Iн), напряжение нагрева (Uн), ток эмиссии (Iэм), ускоряющее напряжение (Uуск), давление кислорода в камере (PO₂) и скорость роста.

Для того, чтобы уйти от возможных загрязнений на границе раздела, после очистки выращивается буферный слой. Буферный слой является нелегированным очищенным слоем, на котором происходит рост нужной структуры. Рост буферного слоя проводится при Т=800oC со скоростью роста 2.7 нм/сек. Такая температура и скорость роста берутся для избежания дефектов, обусловленных недостаточной скоростью поверхностной диффузии. При этом Iн=28 А, Uн=30 В, Iэм=140 мА, Uуск=6 кВ, PO₂=1.3x10-6 Па. Такие значения I_Н и U_Н следуют из калибровки Т_П, а значение I_ЭМ берется из графика зависимости скорости роста от тока эмиссии, полученного при калибровке ЭЛИ-Si по КИТ. Толщина выращенного буферного слоя, измеренная на микроинтерферометре, составляет 200 нм. В процессе роста буферного слоя и по его окончании сверхструктура 2x1 сохраняется.

После того, как был выращен буферный слой, поток кремния перекрывается и подложка охлаждается до комнатной температуры для того, чтобы O₂ не десорбировал с поверхности Si.

После этого кислород напускается в камеру (при открытой заслонке и при комнатной температуре) до давления 1.1x10-4 Па, и при этом давлении проводится выдержка в течении 5 мин с целью осаждения атомов кислорода на поверхность Si. Таким образом при комнатной температуре на поверхности кремния создается необходимый адсорбционный слой кислорода, который закрывается затем аморфным слоем кремния толщиной около 2 нм (так называемый `'стоп-слой''). 'Стоп-слой'' Si препятствует уходу кислорода с поверхности вследствие его десорбции, диффузии и сегрегации. Кремний напыляется на холодную подложку при комнатной температуре со скоростью 1.7 нм/сек. При этом происходит исчезновение сверхструктурных рефлексов и исчезновение фона. Основные рефлексы пригасают, но остаются. На подложке с ориентацией (111) этот слой имеет аморфную структуру, для ориентации (100)-кристаллическую, но без сверхструктуры на поверхности. Подобная особенность связана с возможностью роста кристаллической пленки при низкой температуре на Si(100). Для получения кристаллических слоев Si проводится нагрев подложки до температуры 710оC и ее отжиг в течении 10 мин. При этом исчезает диффузный фон и появляется четкая сверхструкура 2x1. После рекристаллизации слоев Si происходит эпитаксиальный рост кремния требуемой толщины со скоростью 2.7 нм/сек при Т=710оC. Время роста при этом составляет 15 мин, Iн=24 А, Iэм=140 мА, P=1.3x10-6 Па. Толщина выращенного слоя кремния составляет 40 нм.

2.3.3 Определение состава выращенной структуры

Для определения состава выращенной структуры необходимо знать соотношение потоков кремния и кислорода.

Поток атомов Si на подложку вычисляется по следующей формуле:

FSi=vNs=5x1013 атом/см2 сек,

где v-скорость роста кремния, v=10-9 см/сек;

Ns-объемная концентрация, Ns=5x1022 см-3.

Формула для вычисления потока атомов O2 на поверхность кремния имеет вид:

FO₂=NАPO₂/(2RMO₂T)0.5, [атом/см2 сек]

Здесь NА-число Авогадро, NА=6.0225x1023 атом/моль;

R-универсальная газовая постоянная, R=8.315 Дж/моль К;

РO₂-давление кислорода [Па];

MO₂-молекулярный вес кислорода, MO₂=32;

T-абсолютная температура газа, Т=298 К.

Меняя PO₂ в пределах от 10-3 до 10-8 Па, рассчитываем FO₂ для данных давлений по приведенной выше формуле и строим график зависимости FO₂(PO₂). Эта зависимость показана на рис.2.8. Она позволяет определить количество атомов O2, ударившихся о поверхность Si.

Таким образом, зная FSi и FO₂, можно определить состав выращенной структуры по отношению FSi/FO₂.

2.3.4 Условия адсорбции и десорбции кислорода на поверхности кремния

Процесс адсорбции и десорбции кислорода на поверхности кремния изучался методом дифракции быстрых электронов. Для определения числа атомов кислорода, прилипших к поверхности кремния, необходимо знание коэффициента прилипания кислорода к поверхности при комнатной температуре. Сверхструктурный переход происходит в момент формирования монослойного покрытия, который был вычислен по значениям давления кислорода и времени экспозиции. Это говорит о том, что коэффициент прилипания кислорода близок к единице при покрытиях менее одного монослоя.

При экспозиции подложки при комнатной температуре и давлении кислорода PO₂=1x10-4 Па происходит погасание сверхструктурных рефлексов собственной сверхструктуры как для поверхности Si(100), так и Si(111),. Это говорит о адсорбции кислорода на поверхность кремния. Из графика зависимости потока атомов кислорода на поверхность кремния от давления кислорода в камере следует, что при PO₂=1x10-4 Па поток атомов кислорода составляет 2.876x1014 атом/см2 сек. Отсюда FO₂ за 30 сек равен 8.628x1015 атом/см2-такое количество атомов кислорода осело на поверхность Si в результате адсорбции.

Так как число атомов в 1 см3 в Si составляет 5x1023 атом/см3, то отсюда в одном монослое содержится 6.3x1015 атом/см2. То есть в результате адсорбции атомов O2 на поверхность Si образуется приблизительно монослой кислорода.

При нагреве подложки Si(100) до 710oC в течении 57 мин, на дифракционной картине появляется сверхструктура 2x1. Если нагрев проводить в течении 10 мин при той же температуре подложки, то сверхструктура 2x1 становится более четкой. Тоже самое происходит и при нагреве подложки Si(111). Только в этом случае появляется сверхструктура 7x7. Наличие сверхструктур 2x1 и 7x7 свидетельствует о чистоте поверхности и ее совершенстве.

2.3.5 Определение состава газа

Для определения состава газа, напускаемого в камеру, с помощью квадрупольного масс-спектрометра был снят его масс-спектр в отсутствии кислорода и при его напуске. В отсутствии кислорода масс-спектр снимался при напряжении умножителя (Uумнож) равном 3.5 кВ, Iэм=0.35 мкА, и P=2.4x10-7 Па. При напуске кислорода-при том же Uумнож и Iэм, и при P=1x10-5 Па. В полученном масс-спектре видны пики следущих газов: CO2, СО, H2O, C и H2, что кислород загрязнен, то есть в нем присутствуют посторонние примеси. Для избавления от этих примесей нужно проводить очистку кислорода.