Аннотация: Структуры кремний на сапфире являются основой для производства радиационно-стойких интегральных схем, что в первую очередь важно для космической промышленности, атомной энергетики и военного применения. В работе проведено исследование механизма гетероэпитаксии кремния на сапфире, для последующего создания транзисторных структур с низкой дефектностью. Методом резерфордовского обратного рассеяния изучены эпитаксиальные слои кремния выращенные на сапфировой подложке. При помощи Оже анализа определен состав и глубина переходного слоя кремний-сапфир. Определено, что связь между кремнием и сапфиром осуществляется через тетраэдрически координированный кислород. В эпитаксиальных слоях наблюдается увеличение дефектности в тех областях спектра, которые соответствуют промежуточной области между слоем кремния и сапфировой подложкой, и дают максимальный вклад в каналирование ионов. Учет неупорядоченного характера строения перехода кремний-сапфир позволяет установить причинную связь между зарядом на границе в структуре кремний на сапфире и током утечки полевого транзистора. Разработан способ создания полупроводникового прибора с улучшенными параметрами как по токам утечки так и по плотности структурных дефектов.

Abstract: Silicon-on-sapphire structures serve as a base for the production of radiation-resistant integration circuits, which are very important for space industry, nuclear energetics, and the military sphere. The authors study the silicon-on-sapphire hetero-epitaxial mechanism for the subsequent creation of low-defectiveness transistor structures. Using the Rutherford backscattering, the authors study epitaxial layers of silicon, grown on sapphire substrate. Using the Auger analysis, the authors define the composition and the depth of the transitional layer of silicon-sapphire. The authors ascertain that silicon-to-sapphire bond is performed through tetrahedral sited oxygen. Defectiveness growth can be observed in the regions of spectrum of epitaxial layers, corresponding to the transitional region between the silicon layer and the sapphire substrate, and contributing to ion channeling. Account of an irregular character of the silicon-sapphire transition allows establishing causal link between the charge on the silicon-on-sapphire structure border and leakage current of field emission transistor. The authors develop the method of creation of a semiconductor device with improved parameters both in leakage currents and in structure defects density.