химический каталог




Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем

Автор А.И.Курносов, В.В.Юдин

образует летучие хлориды галлия и алюминия, которые переносятся потоком газов в зону смешивания паров 2, где поддерживается более высокая температура. Сюда же подают арсин. Смесь паров и газов перемещается в зону осаждения 3, в которой температуру подбирают такой, чтобы гидриды и хлориды вступали в реакцию, приводящую к осаждению на подложке из GaAs или GaP твердого раствора Ga*Ali_KAs. Легирование осуществляют с помощью паров цинка или сернистого водорода.

Для получения соединения GaxIni_xP вместо алюминия берут индий, а вместо арсина подают фосфин. Арсенид-фосфид галлия GaAsPj-x получают, как и в вертикальном реакторе, вводя смесь арсина и фосфииа. Для повышения эффективности люминесценции добавляют пары гидрида азота, из которого атомы азота попадают в твердый раствор.

Для наращивания эпитаксиальных структур арсенида-фосфида галлия любого состава, а также других полупроводниковых соединений и твердых растворов гидридным и гидридно-хлоридным методами применяют установку «Эпитрон-С1». Вертикальный реактор позволяет производить наращивание одновременно на 32 подложки

104

диаметром до 40 мм при двухъярусной загрузке. В объеме реактора имеется несколько температурных зон, нагрев осуществляется токами высокой частоты, процесс наращивания автоматизирован. Система газоснабжения реактора имеет семь каналов, обеспечивающих дозирование газов: Н2, N2, AsH3, РН3, NH3, НС1, диэтилтел-лура. В процессе роста эпитаксиального слоя используется прецизионное программируемое расходование газовых реагентов.

Закономерности эпитаксии из жидкой фазы. Метод жндкофаз-ной эпитаксии для осаждения слоев полупроводниковых соедине-

а) В) б)

Рис. 6.7. Поворачиваемая кассета:

а — исходное положение; б — переливка раствора; в — рабочее положение

ний типа ????? является в ряде случаев наиболее эффективным. Он преобладает, например, при получении структур светоизлуча-ющих приборов на фосфиде галлия, легированных азотом, так как позволяет получать более высокую эффективность люминесценции по сравнению с газофазными методами. Жидкофазная эпитаксия — это ориентированная кристаллизация монокристаллического слоя полупроводникового материала из растворов этого материала в расплавленных металлах. Пусть мы имеем раствор-расплав, насыщенный полупроводниковым материалом. В расплав погружают подложку из того же полупроводникового материала. При последующем охлаждении вследствие пересыщения раствора-расплава полупроводниковым материалом на подложке происходит кристаллизация эпитаксиального слоя.

По аппаратурному оформлению все технологические варианты жидкофазной эпитаксии делят на открытые и закрытые. Закрытые проводят в отпаянной ампуле, открытые — в токе инертного газа или восстановительной среде. Наиболее широкое распространение получили открытые процессы. Основным способом создания пересыщения является принудительное охлаждение раствора-расплава.

В основе большинства приспособлений для проведения процесса эпитаксии в жидкой фазе лежит устройство, в котором заливка и удаление раствора с подложек осуществляются наклоном кассеты (рис. 6.7). В исходном положении в одной половине кассеты находится раствор-расплав, в другой — подложки (рис. 6.7, а). По достижении требуемой температуры выращивания кассета дважды поворачивается (рис. 6.7, б, в) и расплав покрывает подложки. Мощность нагрева печи уменьшают, регулируя ее так, чтобы полу-

105

чить соответствующую скорость охлаждения. Рост соединения происходит при медленном охлаждении. Состав расплава подбирают таким образом, чтобы до контакта с подложкой он был равновесным или близким к равновесию. В последнем случае при контактировании с подложками происходит частичное их растворение, благодаря чему удаляются поверхностные нарушения и при последующем охлаждении печи эпитаксиальная рекристаллизация происходит на более совершенной поверхности подложки. Толщину эпитаксиального слоя задают изменением температурного диапазона, в котором происходит охлаждение расплава, и скоростью охлаждения. Раствор находится в контакте с подложками до тех пор, пока не произойдет изменение температуры в заданном диапазоне, после чего кассета возвращается в исходное положение (рис. 6.7, а) и расплав стекает с пластин. Остатки расплава (галлия), прилипшие к поверхности эпитаксиального слоя, удаляют обтиркой и травлением.

Этим методом можно выращивать два слоя — сначала слой с электропроводностью ?-типа, легированный серой или теллуром, а затем слой с электропроводностью р-типа из расплава, содержащего цинк. Используют две разновидности этого метода: перекомпенсация в расплаве и легирование из паровой фазы. В первом случае вслед за наращиванием л-слоя толщиной 15—20 мкм, когда расплав еще покрывает подложки и процесс роста продолжается, в расплав добавляют акцепторную примесь, чтобы перекомпенсировать содержание донорной примеси. Такой способ позволяет вести непрерывный рост на ?-слое р-слоя. Во втором случае слой расплава, покрывающий подложки, подбирают достаточно тонким. Легирование производят также при непрерывном выращивании слоя путем введения в реактор паров цинка или сернистого водорода. Сера и цинк диффундируют в расплаве, захватываются растущим соединением. Эти два способа называют выращиванием р-л-пере-хода «на месте», т. е. без перемещения подложки. Преимущества их состоят в том, что граница ?-?-перехода не соприкасается с атмосферой, не требуется какой-либо промежуточной очистки поверхности и р-и-переход растет совершенным.

В ряде случаев применяют неподвижную кассету с расплавом, а подложки закрепляют на держателях и погружают в расплав, вынимая их через требуемое время. Используют также кассеты в виде пенала с несколькими ячейками для расплава, под которыми перемещается вкладыш с подложками. Для повышения воспроизводимости результатов и лучшего управления процессом разработан метод жидкофазной эпитаксии, контролируемой электрическим током. Между подложкой, например из GaP, и такой же пластиной-источником располагается раствор-расплав. Источник, как правило, служит катодом. При включении электрического тока параметры жидкой фазы и скорость роста принимают стационарное значение. Основной причиной кристаллизации является электроперенос ионов галлия и фосфора через расплав к подложке. Преимуществом жидкофазной эпитаксии, контролируемой электрическим током, яв-

106

ляется то, что средняя скорость роста слоя зависит от плотности тока. Это позволяет просто и точно управлять толщиной слоя, а изотермические условия роста дают возможность получить однородные по физическим свойствам эпитаксиальные слои.

§ 6.4. Дефекты в эпитаксиальных структурах

Образование дислокаций в эпитаксиальных слоях. При эпитаксиальной росте воспроизводится морфология подложки, поэтому дислокации, имевшиеся в пластине исходного полупроводника, перерастают в эпитаксиальный слой. Плотность дислокаций в слое обычно превышает плотность дислокаций в подложке. Это обусловлено тем, что область вблизи раздела подложка — эпитаксиальный слой характеризуется наличием примесей, загрязнений и поверхностных дефектов, влияющих на совершенство растущего слоя и служащих источником образования дислокаций. Плотность дислокаций возрастает в направлении от поверхности эпитаксиального слоя к границе раздела слоя с подложкой. Граница раздела обладает повышенной плотностью дислокаций и в ней наблюдаются инородные включения, например хлоридов. Образование несовершенной промежуточной области с большой плотностью дислокаций зависит от состояния поверхности подложки. Для получения слоев с малой плотностью дислокаций требуется тщательная механическая обработка, очистка поверхности пластин, химическое жидкостное или газовое травление.

Если для наращивания используют бездислокационные подложки и поверхность их тщательно обработана и очищена, то генерация дислокаций может происходить в результате действия термических и механических напряжений, возникающих на различных стадиях тепловой обработки структур. Механические напряжения возникают при значительном различии в содержании легирующей примеси в подложке и растущем слое. При введении в кремний атомов бора или фосфора, которые имеют ковалентные радиусы, меньшие, чем атомы кремния, параметр решетки уменьшается. При введении атомов сурьмы — с большим ковалентным радиусом — наблюдается обратный эффект. В процессе наращивания эпитаксиального слоя из-за различия в параметрах решетки подложки и слоя возникают напряжения и структура изгибается. С увеличением толщины эпитаксиального слоя изгиб возрастает до некоторого критического значения, после чего генерируются дислокации поверхности раздела. Образование дислокаций поверхности раздела исключают, применяя легирование эпитаксиального слоя двумя примесями. Ковалентный радиус одной из них больше, чем у кремния, а у другой — меньше, чем у кремния. В этом случае постоянную решетки эпитаксиального слоя можно приблизить к постоянной решетки подложки. Компенсацию напряжений в решетке осуществляют, используя в качестве легирующих примесей бор или фосфор, а в качестве компенсирующей — германий или олово. В случае легирования сурьмой можно использовать фосфор или уг-

107

лерод и концентрация легирующих примесей может достигать без ущерба для структуры ??19—1020 см-3.

Под действием напряжений, приложенных к кристаллу, происходит скольжение дислокаций, если возникающая сила перпендикулярна линии дислокации. Взаимодействие между дислокациями снижает влияние напряжений, приложенных к кристаллу извне, и упрочняет кристалл. Примесные атомы, находящиеся в кристалле, притягиваются дислокациями и стремятся скопиться вокруг них, образуя так называемую атмосферу Коттреля, что приводит к микронеоднородности в распределении легирующих примесей. Если атомный радиус примесей больше, чем у атомов кристалла, то, попадая в область растяжения вблизи краевой дислокации, они уменьшают свободную энергию кристалла за счет уменьшения упругой деформации. То же дают и атомы меньшего размеры в области сжатия. При высоких температурах атмосфера Коттреля рассасывает

страница 26
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87

Скачать книгу "Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем" (3.82Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
цветочные композиции на свадьбу
Фирма Ренессанс лестницы чердачные цена - доставка, монтаж.
кресло ch 540
Интернет-магазин КНС Нева предлагает SYARMXR9B9I - метро Пушкинская, Санкт Петербург, ул. Рузовская, д.11.

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(11.12.2016)