Настоящее изобретение предлагает способ получения пригодных для применения слоев неявных кристаллов (т.е. слоев микро- и нанокристаллов) с низким значением диэлектрической проницаемости на известных в технике полупроводниковых подложках, а также получения наноструктур, сформированных из этих неявных кристаллов, и относится к оптическим и электронным устройствам, которые могут быть получены из этих материалов. Полученные результаты показывают, что модифицирование структуры и химического состава матрицы монокристалла с использованием метода химического осаждения из паровой фазы обеспечивает получение высококачественных гомогенных слоев неявных кристаллов, которые образуют гладкую границу раздела с полупроводниковой подложкой. С помощью этого способа можно осуществить осаждение диэлектрических неявных кристаллов со скоростью 1 мкм/ч. Настоящее изобретение также обеспечивает способ получения микро- и нанопроволок путем преобразования неявных кристаллов в упорядоченные структуры. Настоящее изобретение также предлагает способ получения микро- и нанопроволок с размерами от нескольких нанометров до 1000 нм и длиной до 50 мкм. Неявные кристаллы, нанопроволоки и упорядоченные структуры могут быть использованы в будущих межкомпонентных соединениях в качестве межуровневых и интерметаллических диэлектриков, в производстве ячеек памяти со сверхвысокой плотностью, системах информационной безопасности в качестве кодовых генераторов, в производстве компонентов для фотоники и датчиков.

[0001] Способ синтеза микрокристаллических и нанокристаллических структур с низкой диэлектрической проницаемостью, имеющих свойства сегнетоэлектриков и способность к излучению в оптическом диапазоне, в тефлоновом контейнере на подложках на основе германия (Ge), алмаза (С) и/или кремния (Si), включающий следующие стадии:

[0002] Способ по п.1, используемый для изготовления упорядоченных структур и компонентов, таких как микро- и нанопроволоки, в котором слои кристаллических структур преобразуют в упомянутые упорядоченные структуры под действием термической обработки при 50-200 °С в атмосфере азота, при этом микро- и нанопроволоки формируют при соотношениях ([HF]+[HNO3])/[H2O], превышающих 1,5.

[0003] Способ по п.1, отличающийся тем, что используемыми кислотами являются 25-50 мас.% плавиковая кислота и 55-75 мас.% азотная кислота квалификации "для электроники".

[0004] Способ по п.1, отличающийся тем, что кристаллические структуры являются неорганическими и их диэлектрическая проницаемость может изменяться.

[0005] Способ по п.4, отличающийся тем, что диэлектрическая проницаемость кристаллических структур может быть изменена с помощью испарения или внедрения и диффузии атомов переходных металлов и N, С и О.

[0006] Способ по п.5, отличающийся тем, что диэлектрическая проницаемость кристаллических структур меньше чем 2,0, и требуемое в зависимости от применения значение диэлектрической проницаемости может быть установлено с помощью внедрения углерода, азота, кислорода и переходных металлов.

[0007] Способ по п.1, отличающийся тем, что отжиг осуществляют путем термического нагревания и инфракрасного или ультрафиолетового облучения.

[0008] Способ изготовления межкомпонентных соединений и интегральных схем, включающий следующие стадии:

[0009] Способ по п.8, отличающийся тем, что линии передачи и межслойные переходы выполнены из серебра, меди, алюминия или золота.

[0010] Способ по п.8, отличающийся тем, что упомянутые кристаллические структуры являются полупроводниковыми структурами на основе кремния, германия или углерода.

[0011] Способ по п.8, отличающийся тем, что основой упомянутых подложек является кремний, арсенид галлия, керамика или стекло.

[0012] Способ по п.8, отличающийся тем, что диэлектрическая проницаемость кристаллических структур между линиями передачи меньше чем 2,0.

[0013] Биполярный гетеротранзистор, включающий в себя эмиттер (22), базовые металлы (23, 25) и базу (31) из элементов группы IV или сплавов элементов групп III-V Периодической таблицы; коллектор (28) из элементов группы IV или сплавов элементов групп III-V Периодической таблицы и изолирующий слой (29, 30) между базовыми металлами (23, 25) и коллектором (28), содержащий кристаллические структуры, образованные в соответствии со способом по п.1.

[0014] Биполярный гетеротранзистор по п.13, изготовленный из комбинации полупроводников-элементов групп III-V Периодической таблицы, таких как (Ga, Al)As, (In, Ga)As, (In, Ga)P, причем области базы под эмиттером и стоком изготовлены из материалов на основе кремния.

[0015] Биполярный гетеротранзистор по п.14, изготовленный из комбинации элементов группы III Периодической таблицы-нитридов, таких как (Ga, Al)N, (In, Ga)N, (In, Al)N.

[0016] Физический генератор односторонней функции, включающий в себя

[0017] Многокристальный модуль, включающий в себя изоляционный слой между металлическими межсоединениями и металлическим слоем-основой, образованный диэлектрическим слоем кристаллических структур, полученным способом по п.1.

[0018] Способ соединения подложек при низкой температуре без применения значительного давления, включающий следующие стадии:

[0019] Использование способа синтеза кристаллических структур по п.1 для производства:

Настоящее изобретение относится к кристаллическим структурам с низкой диэлектрической проницаемостью, которые могут быть использованы в интегральных схемах и устройствах следующего поколения. Такие кристаллические структуры (известные специалистам в данной отрасли как "cryptocrystals", или "неявные кристаллические структуры") были выращены методом химического осаждения из паровой фазы (CVP) [S. Kalem and О. Yavuz, OPTICS EXPRESS 6, 7 (2000)], заключающимся в воздействии парами смесей кислот на поверхность кремния. Такие "неявные" кристаллические структуры представляют собой материалы, которые являются настолько мелкозернистыми, что отдельные частицы неразличимы под оптическим микроскопом. Состояние вещества с такими мельчайшими кристаллами называют скрытокристаллическим или скрытогранулированным (известны специалистам как "cryptocrystal" или "cryptogranular"). Такой тип кристаллов может проявлять необыкновенные диэлектрические свойства, которые могут быть использованы в различных областях.

В литературе отсутствуют данные по вышеупомянутым диэлектрическим кристаллам Х-фторида аммония оптического качества (пригодным для применения в оптических устройствах).

Показано, что кремнефторид аммония (ASiF) образуется на кремниевых подложках, когда фторид аммония NH ₄ F вступает в реакцию с кремнием на поверхности подложки. [М. Niwano, K. Kurita, Y. Takeda and N. Miyamoto, Applied Physics Letters, 62, 1003 (1993)].

Как следует из другого источника, кремнефторид аммония был найден на стенках вакуумных камер и в вакуумных коммуникациях во время процессов осаждения и очистки полупроводников с помощью плазмы. [S. Munley, I. McNaught, D. Mrotek and C.Y. Lin, Semiconductor International, 10/1, (2001)].

Также было показано, что светоизлучающие порошки кремнефторида аммония могут быть получены из пористого кремния с использованием HF/HNO ₃ [M. Saadoun, В. Bessais, N. Mliki, M. Ferid, H. Ezzaouia and R. Bennaceur, Applied Surface Science, 210, 240 (2003)].

Также было показано [Н. Ogawa, T. Arai, M. Yanagisawa, Т. Ichiki and Y. Horiike, Jpn. J. Applied Physics, 41, 5349 (2002)], что кремнефторид аммония образовывался на кремниевых подложках при реакции остаточного природного оксида с горячим аммиаком (NH ₃ ) и фторидом азота (NF ₃ ) на поверхности подложки.

Также сообщалось, что кремнефторид аммония был получен при реакции газообразных HF и NH ₃ на SiO ₂ в вакууме. [P.D. Agnello, IBM J. of Research and Development, 46, Number 2/3, 2002)].

В вышеупомянутых работах не были получены "неявные" кристаллические структуры, пригодные для применения. Более того, в этих работах кремнефторид аммония получали в качестве нежелательного загрязненного побочного продукта нерегулярного неупорядоченного строения.

В литературе отсутствуют сведения о микро- и нановолокнах из Х-фторида аммония.

Также нет сведений, что диэлектрическую проницаемость неявных кристаллических структур Х-фторида аммония можно варьировать в широком интервале и они могут быть использованы в качестве изоляционного материала.

Наиболее важными областями использования настоящего изобретения являются микро- и наноэлектроника. Согласно Международной дорожной карте для полупроводников (International Road Map for Semiconductors, ITRS) [C. Case, Solid State Technology, Jan., 47(2004)] [P. Zeitzoff, R.W. Murto, H.R. Huff, Solid State Technology, 71(2002)] производство полупроводников нуждается в интерметаллических диэлектриках с низкой диэлектрической проницаемостью (k), которая значительно ниже k=3,0. Данная отрасль ищет решение проблемы, связанной с низким значением k. Поэтому очень важно разработать диэлектрики с низким значением k, которые подходят для будущего производства интегральных схем (ИС). С другой стороны, продолжаются попытки найти диэлектрики с высокой k для изоляции затворов.

Согласно историческому закону Гордона Мура [G.E.Moore, Electronics 38, 114 (1965)] [G.E.Moore, IEDM Technical Digest, Washington DC, 11(1975)] в производстве комплементарных металло-оксидно-полупроводниковых структур (CMOS) сохраняется тенденция к уменьшению размеров. Для обеспечения интеграции множества активных элементов требуется многослойная металлизация. Электрическое сопротивление и паразитные емкости в металлических межкомпонентных соединениях являются важными факторами, ограничивающими эффективность ИС (интегральных схем) в системах следующего поколения. Это является причиной, по которой производство переходит от конфигурации алюминий-SiO ₂ к конфигурации медь-диэлектрик с низким значением k. В то время как медь уменьшает сопротивление металлических межкомпонентных соединений, диэлектрик с низким значением k уменьшает паразитную емкость между металлическими межкомпонентными соединениями.

Чтобы преодолеть трудности по уменьшению размеров транзисторов, емкость на единицу площади должна поддерживаться постоянной. Поэтому есть необходимость в диэлектриках с высоким значением k. Эти диэлектрики могут представлять собой оксиды и силикаты, например Al ₂ O ₃ , ZrO ₂ , HfO ₂ . В ряде публикаций [C.J. Parker, G. Lucovsky and J.R. Hauser, IEEE Electron. Device Lett. (1998);] [Y. Wu and G. Lucovsky, IEEE Electron. Device Lett. (1998)]; [H. Yang and G. Lucovsky, IEDM Digest, (1999)] предложены варианты использования этих материалов. Однако имеются очень серьезные проблемы, которые необходимо преодолеть, связанные с экономическими затратами и дефектами на границе между материалами. Предлагаемая же технология получения "неявных" кристаллических структур может предложить возможные решения в этой области. Например, диэлектрик с высоким значением k может быть получен с использованием неявных кристаллических структур при сохранении преимуществ обычного подзатворного оксида.

Металлические межкомпонентные соединения в интегральных схемах электрически изолированы друг от друга диэлектрическими изоляторами. Поскольку размеры ИС становятся меньше, расстояния между металлическими межкомпонентными соединениями уменьшаются, что приводит к повышенным емкостным сопротивлениям. Это вызывает резистивно-емкостные задержки, потерю мощности, индуцированные емкостью сигналы или перекрестные помехи.

Для изоляции межкомпонентных соединений используются полимеры с меньшей диэлектрической проницаемостью, чем у SiO ₂ . Однако существенным недостатком таких полимеров является их непрочность.

Оксиды с добавкой углерода могут обеспечить решение проблемы диэлектриков с низким значением k. Возможно получать оксиды с диэлектрической проницаемостью менее 3,0. Однако у них имеются серьезные недостатки, связанные с долговечностью.

Рабочие характеристики, приобретенные за счет уменьшения размеров активных элементов схемы при производстве интегральных схем, могут быть потеряны в межкомпонентных соединениях и элементах монтажа кристалла в корпус. В этом случае решающее значение приобретает не быстродействие транзистора, а резистивно-емкостные задержки в межкомпонентных соединениях. Более того, с уменьшением размеров требуются более заглубленные металлические межкомпонентные соединения, что делает интерметаллическое емкостное сопротивление более важным, чем межуровневое. Для преодоления этих трудностей необходимы вышеупомянутые диэлектрики с низким значением k, а также новые способы производства. Известные диэлектрики с низким значением k состоят из оксидов и полимеров. Потенциальным решением могут быть неявные кристаллические структуры. Таким образом, можно создать ИС с высокой эффективностью, избежав перекрестных помех между смежными электрическими цепями.

Одним из возможных решений является способ, использующий воздушные зазоры для снижения емкостного сопротивления [В. Shieh et. al., IEEE Electron Device Letters, 19, no.1, p. 16-18(1998)] [D.L. Wollesen, Low capacitance interconnection, US. Pat. № 5900668, issued May 4, 1999]. В этих решениях в качестве межуровневого и интерметаллического диэлектрика применяется SiO ₂ . В патентах США № 5470802, 5494858, 5504042 и 5523615 раскрывается возможность уменьшения емкости с использованием воздушных зазоров. Но в этих методах для образования воздушных зазоров используются сильнодействующие химические реагенты. Технология с неявными кристаллическими структурами может предложить более простые, безвредные и недорогие решения для получения воздушных зазоров.

Настоящее изобретение относится к "неявным" кристаллическим структурам ASiF, диэлектрические свойства которых можно регулировать несколькими способами и которые могут быть синтезированы на кремниевых (Si) подложках и на подложках на основе Si. С помощью диффузии диэлектрическая проницаемость кристаллических структур ASiF может варьироваться от ее минимального значения 1,50 до значительно более высоких (требуемых) значений. Соответственно, неявные кристаллические структуры могут обладать другими характеристиками, например свойствами сегнетоэлектриков и способностью излучения в оптическом диапазоне.

Настоящее изобретение предлагает важную альтернативную недорогую и высокоэффективную технологию получения низкой диэлектрической проницаемости. Она основана на потенциальных возможностях технологии подложек интегральных схем и обеспечивает диэлектрическую проницаемость ниже 2,00. Это значение меньше, чем было прогнозировано ITRS на 2007 год и далее.

Настоящее изобретение имеет важное применение в технологии на основе Si-CMOS и GaAs для увеличения производительности биполярных гетеротранзисторов (НВТ), для хранения информации с высокой плотностью, информационной безопасности, для компоновки устройств микроэлектроники, производства компонентов фотоники, систем охлаждения ИС, интегральной технологии и в производстве датчиков.

Приложенные рисунки поясняют свойства неявных кристаллических структур, методы получения слоев неявных кристаллических структур и устройства, в которых могут быть использованы слои неявных кристаллических структур.

Фиг. 1. Устройство для получения неявных кристаллов, изготовленное из тефлона и состоящее из камеры, содержащей жидкость, диафрагмы для экспонирования образца неявных кристаллов, держателя образца, коммуникаций для отведения паров и нагревателя.

Фиг. 2. Подробный рисунок держателя образца, где расположена подложка.

Фиг. 3. Изображение поверхности выращенного в вышеупомянутом устройстве слоя неявных кристаллов, полученное с помощью поляризационного оптического микроскопа.

Фиг. 4. Микроснимок поперечного сечения слоя неявных кристаллов, полученный на сканирующем электронном микроскопе (СЭМ) при увеличении 3000. Детали структуры неявных кристаллов видны лучше, чем на фиг. 3. Толщина этого слоя неявных кристаллов равна 21 мкм.

Фиг. 5. Граница раздела между неявным кристаллом и подложкой, как она видна в СЭМ с увеличением 7500. Ясно видно качество поверхности и факт происхождения неявных кристаллов из подложки. Граница раздела относительно гладкая, и слой неявных кристаллов имеет хорошую адгезию к подложке.

Фиг. 6. Рентгенографический анализ показывает, что эти слои состоят из (NH ₄ ) ₂ SiF ₆ , а кристаллы принадлежат к гексоктаэдрической изометрической системе (4/m-32/m) с пространственной группой Fm3m [W.L. Roberts, G.R. Rapp and T.J. Cambell, Enc. of Minerals, 2 ^nd Ed., Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, 1990].

Фиг. 7. Показаны изменения на поверхности после отжига. Хотя поверхность не была защищена во время отжига, часть слоя неявных кристаллов не разрушена и все фиксирована на поверхности после отжига при 200 °С. Кроме того, на поверхности образовались крупные кристаллы.

Фиг. 8. Возможно избирательное экспонирование поверхности подложки без использования фотолитографии. На рисунке показан результат такого эксперимента.

Фиг. 9. Другой важной характеристикой неявных кристаллов является то, что они могут трансформироваться в микро- и нанопроволоки (нановолокна). Возможно образовывать прямые проволоки с размерами в интервале от нескольких нанометров до 1000 нм, что показано на этом рисунке. С помощью этого метода можно получать прямые проволоки длиной до 100 мкм.

Фиг. 10. Результаты рентгенографического анализа подтверждаются инфракрасным спектроскопическим анализом с Фурье-преобразованием (FTIR) на основании наличия колебательных мод, присущих группам (NH ₄ ) ₂ SiF ₆ . Этот анализ показывает, что наблюдаемые колебательные моды при 480 см ^-1 , 725 см ^-1 , 1433 см ^-1 и 3327 см ^-1 относятся к N-H и Si-F связям.

Фиг. 11. На фигуре показано, как емкостные сопротивления между базой и коллектором, а также эмиттером и коллектором могут быть уменьшены с помощью метода неявных кристаллов.

Фиг. 12. Микросхема на неявных кристаллах для генерирования случайных чисел. Слой неявных кристаллов в виде окна расположен непосредственно перед лазером или резонатором светодиода.

Фиг. 13. Рассеивание лазерного луча через слой неявных кристаллов и получение физических односторонних функций.

Ниже приведены значения номеров позиций на рисунках:

1 - подложка

2 - канал отведения газа

3 - тефлоновый контейнер

4 - камера парообразования

5 - смесь реагентов

6 - термометр

7 - рН-метр

8 - тефлоновый блок

9 - клапан отвода жидкости

10 - клапан подачи азота

11 - диафрагма технологической камеры

12 - неявные кристаллы ASiF

13 - граница раздела между подложкой и неявным кристаллом

14 - основной дифракционный пик (111)

15 - отдельные кристаллы ASiF

16 - точки неявных кристаллов, избирательно образованные на Si

17 - микро- и нанопроволоки из ASiF

18 - колебательные моды N-H

19 - колебательная мода Si-О

20 - колебательная мода Si-F

21 - деформационная мода

22 - металлический затвор транзистора

23 - металлический эмиттер транзистора

24 - эмиттер

25 - металлический сток

26 - сток

27 - слой затворного оксида (SiO ₂ )

28 - коллектор биполярного гетеротранзистора (НВТ)

29 - неявно-кристаллическая область эмиттера биполярного гетеротранзистора (НВТ)

30 - неявно-кристаллическая область стока биполярного гетеротранзистора (НВТ)

31 - область базы биполярного гетеротранзистора (НВТ)

32 - активная область плоскостного лазера с вертикальным резонатором (VECSEL)

33 - защитный слой

34 - изолятор

35 - верхний рефлектор Брэгга

36 - нижний рефлектор Брэгга

37 - светопроницаемое окно из неявных кристаллов

38 - рассеяние луча He-Ne лазера при прохождении через неявные кристаллы

Разработан способ синтеза кремнефторида аммония (ASiF) на кремниевых подложках и подложках на основе кремния. В этом способе мы использовали технику выращивания из паровой фазы, которая была разработана нами ранее [S. Kalem and О. Yavuz, OPTICS EXPRESS 6, 7 (2000)]. С помощью этого способа мы выращивали слои неявных кристаллических структур, вводя плавиковую кислоту (HF) и азотную кислоту (HNO ₃ ) в реакцию на поверхности подложки. Слои неявных кристаллических структур были синтезированы в виде белых гранул на подложках при скорости роста 1 мкм/ч.

Эта технология обладает следующими преимуществами: i) не требуются электрические контакты; ii) имеется возможность селективного экспонирования поверхности; iii) слои являются гомогенными; iv) толщина может контролироваться; v) имеется возможность формирования диффузионного барьера; vi) экономическая выгодность сравнительна с другими традиционными способами.

Слои кремнефторида аммония (NH ₄ ) ₂ SiF ₆ (ASiF) образуются на известных в технике подложках, когда пары смеси обычных химических реагентов вступают в реакцию на подложках. Этот метод называется способом химического осаждения из паровой фазы (CVP) и он включает следующие стадии:

a) подготовка тефлоновой ростовой камеры и процессы ультразвуковой очистки;

b) приготовление смеси реагентов, содержащей HF, HNO ₃ и Н ₂ О в следующих объемных соотношениях: соотношение ([HF]+[HNO ₃ ])/[Н ₂ О] в пределах от 0,5 до 2,5 и соотношение ([HF]/[HNO ₃ ]) в пределах 0,5-3,0, что соответствует скорости роста в пределах 0,1-100 мкм/ч. Реагентами являются 25-50% плавиковая кислота (HF) и 55-75% азотная кислота;

c) заливка смеси в течение 5-30 с при комнатной температуре, при которой смесь испаряется;

d) плотное закрывание диафрагмы камеры подложкой, подлежащей обработке;

e) отвод побочных продуктов реакции из камеры через отводные каналы;

f) контроль рН и температуры;

g) формирование слоев кристаллических структур на подложке вследствие реакций связывания HF и HNO ₃ с участием кремния по следующему уравнению:

X+6HF+2HNO3 →(NH4)2XF6+3O2,

где X может быть Si, Ge или С;

h) преобразование подложки в слой кристаллических структур при скоростях роста в пределах от 0,1 до 150 мкм в зависимости от объемных соотношений ([HF]+[HNO ₃ ])/[H ₂ O] и [HF]/[HNO ₃ ], которые составляют, соответственно, 0,5-2,5 и 0,5-3,0. Высокие значения соотношения ([HF]+[HNO ₃ ])/[H ₂ O] способствуют столбчатому или проволокообразному росту, в то время как низкие соотношения ([HF]+[HNO ₃ ])/[H ₂ O] и высокие соотношения [HF]/[HNO ₃ ] способствуют росту слоев пористого кремния. Таким образом, соотношение ([HF]+[HNO ₃ ])/[H ₂ O] около 1 приводят к образованию слоев "неявных" кристаллических структур.

i) слои кристаллических структур могут отжигаться, при этом их прочность и плотность могут улучшаться;

j) превращение неявных кристаллических структур в наноструктуры, в частности в микро- и нанопроволоки, при температуре свыше 50 °С в атмосфере азота.

Ниже приведены свойства подложек, используемых при изготовлении слоев неявных кристаллических структур:

1. Удельное сопротивление в пределах 5-10 Ом ∙см.

2. Si, р-типа, легированный бором, ориентация (100) и (111).

3. Si, n-типа, легированный фосфором, ориентация (100) и (111).

4. Природный оксид кремния (термический оксид) на кремнии SiO ₂ /Si.

5. Стехиометрический Si ₃ N ₄ на кремнии (Si/Si ₃ N ₄ ).

6. Si _1-x Ge _x , x <0,3 (Si _1-x Ge _x на Si).

Установка для получения кристаллических структур состоит из подложки (1), отводного или вытяжного канала (2) для побочных продуктов реакции, тефлонового контейнера (3), рабочей камеры (4) для обработки подложки парами реагентов, смеси реагентов (5), Ph-метра (7), затвора для выпуска реагентов (9), нагревателя (8) и датчика температуры (6), диафрагмы и держателя образца (11) и клапана подачи азота (10).

Слои неявных кристаллических структур состоят из неразличимых частиц (12), что следует из исследований под оптическим поляризационным микроскопом и даже под сканирующим электронным микроскопом (СЭМ). Кроме того, они имеют гладкие границы (13) раздела и хорошо прилегают к подложке, как это следует из исследования межфазной области под сканирующим электронным микроскопом.

Рентгенографический анализ показывает, что кристаллические структуры растут преимущественно в (111) направлении (14). Дифракционные пики и их относительная интенсивность сведены в табл. 1.

Таблица 1Рентгенографические данные дифракционных пиков, наблюдаемых в кристаллических структурах ASiF, где θ, d и I/I1 - соответственно угол дифракции, межплоскостное расстояние и нормированная интенсивность дифракционных пиков

Кристаллические структуры (12) белого цвета образуются на подложках (1) в форме регулярных тонких слоев. Эксперименты по отжигу показывают, что ASiF остается на поверхности вплоть до 150 °С. Выше этой температуры он разлагается.

На поверхности в зависимости от температуры отжига образуются объемные кристаллы ASiF (15). Размеры этих кристаллов могут достигать 15 мкм ×30 мкм.

Кристаллические структуры могут быть избирательно осаждены на подложках в виде точек (16).

Нанопроволоки (17) с размерами в пределах от нескольких нанометров до одного микрометра и длиной до 50 мкм были получены путем термического отжига. Кроме того, разнообразные нанометровые структуры, в частности нановетви и розетки, образуются при термической обработке с использованием двух подложек в плоскопараллельной конфигурации, в которой слой кристаллических структур обращен ко второй подложке, покрытой золотом, с воздушным зазором 150 мкм. Кроме того, скорости роста, превышающие 100 мкм/ч, способствуют образованию нанопроволок, колонн, столбиков.

Оптические свойства кристаллических структур ASiF при комнатной температуре характеризуются колебательными пиками, сведенными в табл. 2. Эти частоты связаны с колебательными модами различных конфигураций связей N-H (18), Si-O (19) и Si-F (20) в ASiF. Колебания Si-О относятся к наличию оксидного слоя на границе раздела.

Таблица 2Сводные данные FTIR для кристаллических структур ASiF. Интенсивность: VS - очень сильная, S - сильная, М - средняя, W - слабая, VW - очень слабая

FTIR анализ показал, что ASiF имеет сильные минимумы поглощения при 3 мкм (18), 7 мкм (18), 13,6 мкм (20) и 20,8 мкм (21), и, таким образом, может быть использован в оптических устройствах.

В другом варианте применения настоящего изобретения слой неявных кристаллических структур помещен между эмиттером (23) и коллектором (28), а также стоком (25) и коллектором (28) транзистора (биполярного гетеротранзистора, НВТ) для уменьшения емкостного сопротивления и, таким образом, повышения высокочастотной эффективности биполярных гетеротранзисторов. Вышеупомянутое емкостное сопротивление играет важную роль в биполярных гетеротранзисторах на основе полупроводников групп III-V Периодической системы (GaAs/AlGaAs) M. Mochizuki, Т. Nakamura, Т. Tanoue and H. Masuda, Solid State Electronics, 38, 1619 (1995)] и биполярных гетеротранзисторах на основе SiGe [U. Konig and H. Dambkes, Solid State Electronics, 38, 1595 (1995)]. В таком устройстве слои неявных кристаллических структур размещены с обеих сторон базы (31), под эмиттером (29) и стоком (30). В такой конструкции после того, как сформирована структура транзистора, обе стороны базы преобразованы в неявные кристаллы с использованием вышеупомянутых способов.

В связи с возросшим спросом на высокоскоростные системы со сверхвысокой плотностью увеличивается интерес к новым высокоэффективным системам хранения информации [Н. Coufal and G.W. Burr, International Trends in Optics, 2002] [US Pat. № 6, 846, 434]. В другом варианте применения настоящего изобретения мы предлагаем альтернативные методы решения проблемы высокоэффективного хранения информации. Используя неявные кристаллические структуры, можно получать ячейки памяти (20) высокой плотности на подложках для электронных устройств. В этом варианте применения возможно избирательно осуществлять запись на подложках на основе кремния путем формирования неявно-кристаллических ячеек (16). Тот факт, что неявные кристаллические структуры могут иметь фазовый переход (16) при относительно низких температурах, делает возможным стирание и перезаписывание. Таким образом, свойство быстрого фазового перехода при низких температурах дает возможность быстрой записи. Кроме того, при размере элементарной ячейки неявных кристаллов ASiF 8,5 нм возможна плотность хранения информации порядка 1 Тб/см ² . Новациями, привнесенными технологией неявных кристаллических структур в эту область, являются: i) возможность избирательного осаждения на подложках микроэлектронных устройств на основе кремния без использования фотолитографии; ii) возможность высокой плотности хранения информации порядка 1 Тб/см ² ; iii) высокая скорость стирания и перезаписи.

В области информационной безопасности неявные кристаллы используют в лазерах с вертикальным резонатором или светодиодах [А.С. Tpper, H.D. Foreman, A. Garnache, K.G. Wilcox, S.H. Hoogland, J. Phys. D: Appl. Phys., 37, R75 (2004)], образуя окно (37) из неявных кристаллов непосредственно над активной зоной (32) и верхним брэгговским отражателем (35). Таким образом, поверхность лазера или светодиода преобразуется в светопроницаемое окно. Здесь ASiF должен быть защищен слоем покрытия (33). С помощью такой микросхемы лазера/светодиода могут быть получены физические односторонние функции. Осуществимость этого показывает рассеивание луча He-Ne лазера на ASiF (38). Это рассеяние показывает наличие разупорядоченной структуры. Это доказывает, что неявные кристаллы могут быть использованы для генерирования секретных кодов для информационной безопасности. Этот способ более эффективен с точки зрения стоимости и лучше интегрируется в ИС по сравнению с применением CMOS [A. Fort, F. Cortigiani, S. Rocchi and V. Vignoli, Analog Integrated Circuits and Signal Processing, 34, 97 (2003)] и в другие оптические устройства, использующие пассивные элементы [R. Pappu, В. Recht, J. Taylor and N. Gershenfeld, Science 297, 2026(2002)].

Это изобретение может быть использовано для соединения двух пластинок. Способ включает образование слоев неявных кристаллов на поверхностях обеих пластинок с помощью CVP и прижатие этих пластинок друг к другу в атмосфере Н ₂ О, азота и водорода (Н ₂ ) при высокой температуре.