химический каталог




Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем

Автор А.И.Курносов, В.В.Юдин

иевые обращенные эпитаксиальные структуры (КОЭС) с электропроводностью п-п+-типа применяют для изготовления оп-тоэлектронных приборов. Они представляют собой монокристаллическую кремниевую подложку /г+-типа, на которой располагается приборный высокоомный эпитаксиальный слой кремния /г-типа. Структура имеет следующее обозначение:

коэс КЭФ1'°-70 ,

КЭФ0,1-200

где в числителе буквы КЭФ —марка кремния; 1,0 —его удельное сопротивление; 70 — толщина приборного высокоомного слоя; в знаменателе буквы КЭФ — марка кремния; 0,1 — его удельное сопротивление; 200 — толщина подложки.

§ 2.6. Арсенид галлия

Арсенид галия GaAs — один из перспективных полупроводниковых материалов, который благодаря своим свойствам находит широкое— применение при разработке новых типов полупроводниковых приборов. Он обладает большей шириной запрещенной зоны, чем германий и кремний. Вторым большим преимуществом арсенида галлия является высокая подвижность электронов и дырок.

Арсенид галлия получают сплавлением чистого мышьяка и чистого галлия. Оба исходных материала загружают, в кварцевую ампулу и нагревают. Рост кристаллов происходит от зародыша, возникающего самопроизвольно. Температура плавления арсенида галлия стехиометрического состава около 1237°С при давлении паров мышьяка около 105 Па. Кристаллизуется арсенид галлия в структуре сфалерита и имеет плотность 5,4 г/см3. Плотность жидкого арсенида галлия 5,9 г/см3.

27

Показатель преломления арсенида галлия 3,2, а диэлектрическая проницаемость 11,1. Ширина запрещенной зоны при температуре 300 К равна 1,45 эВ. Рабочая температура ?-?-переходов, изготовленных на основе арсенида галлия, может достигать значений 300—400°С.

При комнатной температуре арсенид галлия не взаимодействует с водой. Он не окисляется кислородом воздуха при нагревании до температуры 300°С. Однако уже при комнатной температуре арсенид галлия взаимодействует с кислотами с выделением сильнотоксичного вещества — арсина AsH3. Следует отметить, что растворимость арсенида галлия возрастает в смесях кислот. Так, при комнатной температуре растворимость арсенида галлия в растворах соляной кислоты в широком диапазоне концентраций составляет около 2-Ю-5 мг/(см2-ч), в смеси азотной и соляной кислот с водой в отношении 1:1:1 она возрастает до 60 мг/(см2-ч), а в смеси азотной и плавиковой кислот она равна 1200 мг/(см2-ч).

Наиболее распространенными методами получения монокристаллов арсенида галлия являются выращивание из расплава, направленная кристаллизация и бестигельная зонная плавка.

При кристаллизации расплава арсенида галлия в него переходят примеси:

Примеси Концентрация, см-3 в арсениде галлия

Кремний . . .2 1017- -5 1018

Натрий . . . .5 1013- -1- 1014

Медь . . . ;2 ю13- -5 1014

Сурьма . .2 1012- -5 ю12

Золото . . . .3 10й- -3 1012

Обычно нелегированный арсенид галлия имеет электропроводность п-типа, концентрацию носителей заряда 5-Ю15 см-3 и подвижность электронов 8000 см2/(В-с).

Для получения арсенида галлия с высоким удельным сопротивлением (от 104 до 109 Ом-см) расплав легируют железом или хромом с концентрациями около 1017 ат/см3.

При легировании арсенида галлия теллуром концентрация носителей зарядов соответствует 1017±1019 см-3, а подвижность электронов равна 1000—4000 см2/(В-с). При легировании цинком образуется арсенид галлия с электропроводностью р-типа с концентрацией 1017—1020 см-3 и подвижностью дырок 200 см2/(В-с).

Кремний переходит в арсенид галлия в результате взаимодействия галлия с кварцем при термических процессах. Кремний замещает атомы галлия в решетке соединения GaAs, создавая донор-ный уровень. При высоких (2-Ю18—1-Ю20 ат/см3) концентрациях кремний в арсениде галлия является электрически нейтральной примесью. Медь резко снижает подвижность электронов. Она переходит в арсенид галлия из кварца тиглей, ампул, трубок и лодочек,, используемых при получении монокристаллов GaAs. Несмотря на то, что медь является акцептором, поведение ее в арсениде галлия

28

очень сложно. Так, при концентрации меди, превышающей концентрацию кремния, кристаллы арсенида галлия могут сохранять электронную электропроводность.

В настоящее время промышленностью выпускается большое количество арсенида галлия различных марок.

Рассмотрим основные марки арсенида галлия и их электрофизические свойства.

Арсенид галлия общего применения представляет собой монокристаллический материал в виде слитков диаметром 12—25 мм, получаемых методом Чохральского или методом направленной кристаллизации. Применяется для изготовления полупроводниковых приборов. Выпускается четыре группы арсенида галлия: АГЭ — арсенид галлия с электронной электропроводностью, нелегированный; АГЭТ — арсенид галлия с электронной электропроводностью, легированный теллуром; АГДЦ—арсенид галлия с дырочной электропроводностью, легированный цинком; АГП — арсенид галлия полуизолирующий. В буквенном обозначении группы добавляют две цифры: первая показывает номинальную концентрацию основных носителей заряда, вторая является показателем степени десятичного-порядка концентрации основных носителей заряда. Основные марки арсенида галлия: АГЭ 1-15, АГЭ 1-16, АГЭ 4-16, АГЭ 1-17, АГЭТ 3-17, АГЭТ 6-17, АГЭТ 8,5-17, АГЭТ 14,5-17, АГЭТ 4-18, АГЭТ 14-18, АГЭТ 23-18, АГДЦ 2-19, АГДЦ 3-19, АГДЦ 4-19, АГДЦ 6-19, АГДЦ. 9-19, АГДЦ 1,25-20, АГП 1-5.' Плотность дислокаций этих материалов составляет 2-Ю4—3-Ю4 см-2. Подвижность для материалов-группы АГЭ равна 4000—6000 см2/(В-с); для материалов группьь АГЭТ — от 1500 до 3800 см2/(В-с); для материалов группы. АГДЦ —от 30 до 90 см2/(В-с).

За последнее время широкое распространение в производстве-полупроводниковых приборов находят эпитаксиальные слои арсенида галлия. Эпитаксиальные слои арсенида галлия получают методом жидкостной эпитаксии, основанным на кристаллизации? расплавов галлий — мышьяк. Геометрические размеры эпитаксиальных слоев арсенида галлия зависят от 'площади исходной подложки и режима наращивания (время проведения процесса, температура и т. д.).

Для получения эпитаксиальных слоев арсенида галлия используют специальные материалы, обладающие определенными электрофизическими свойствами.

Арсенид галлия монокристаллический для эпитаксиальных структур получают методом Чохральского и выпускают двух марок: ЭАГЭТ и ЭАГЭО. Первая буква Э указывает на применение-арсенида галлия, в данном случае для эпитаксиального наращивания; буквы АГ указывают материал — арсенид галлия; буква Э,. стоящая после буквы Г, означает электронный тип электропроводности арсенида галлия; буква ? показывает, чем легирован арсенид. галлия (теллур); буква О означает легирование арсенида галлия оловом. К буквенному обозначению материала добавляют две циф-

ры. Первая означает номинальную концентрацию основных носителей заряда, вторая является показателем десятичного порядка концентрации основных носителей заряда.

Основные марки арсенида галлия приведены в табл. 2.2.

Таблица 2.2

Марки арсенида галлия Допустимый предел концентрации, см-з Плотность дислокаций, cm-2 Подвижность, ом«/(В · с) Кристаллографическая ориентация

ЭАГЭТ 10-18 6-Ю18 3-104 1400' (111)

ЭАГЭТ 5-18 2-Ю18 3-Ю4 1000 (100), (111)

ЭАГЭТ 14,5-17 7-1017—2·1018 3-Ю4 2800 (100), (111)

ЭАГЭТ 5,5-17 4-Ю17—7-Ю17 3-Ю4 3200 (100), (111)

ЭАГЭС 5,5-17 4-Ю17—7-Ю17 3-Ю4 2900 (ЮО), (111)

ЭАГЭТ 3-17 ЫО17—5-Ю17 3-Ю4 3600 (100), (111)

ЭАГЭО 3-17 ЫО17—5-Ю17 3-104 3400 (100), (111)

ЭАГЭО 1-17 8-Ю16—2-Ю17 3· 10* 3600 (111)

ЭАГЭО 4-16 3-Ю16—8- 101в 3-Ю4 3800 (111)

ЭАГЭО 2-16 1 · 1016—3 - 101S 3-Ю4 43О0 (111)

ЭАГЭО 1-16 ЫО16 3-Ю4 4500 (111)

ЭАГЭО 14,5-17 7-Ю17—2-Ю18 3-104 1800 (100), (111)

$ 2.7. Фосфид галлия

¦Фосфид галлия GaP, как и арсенид галлия, принадлежит к важнейшим полупроводниковым' материалам типа ?????. Он кристаллизуется в структуре сфалерита и в твердом состоянии обладает плотностью, равной 4,1 г/см3. В жидком состоянии плотность его выше и составляет 4,6 г/см3. Температура плавления фосфида галлия стехиометрического состава 1500°С при давлении паров фосфора около 3· 106 Па.

Вследствие большой ширины запрещенной зоны фосфид галлия ¦отличается высокой химической стойкостью. С кислородом и водяным паром при обычных условиях не реагирует. Стоек на воздухе -при нагреве до температуры 700—800°С.

Фосфид галлия устойчив ко многим кислотным и щелочным растворам. Скорость растворения его в концентрированной азотной кислоте при комнатной температуре равна 0,16 мг/(см2-ч). В смеси азотной и соляной кислот, взятых в соотношении 1 :3, скорость 7,8 мг/(см2-ч). Более высокая скорость растворения фосфида галлия наблюдается в плавиковой кислоте и смесях кислот с ее участием, а также в царской водке. Необходимо отметить, что при взаимодействии с кислотами выделяется сильно токсичное вещество — фосфин РН3.

Кристаллы фосфида галлия получают кристаллизацией расплава, а также кристаллизацией из газовой фазы. При кристаллизации в фосфид галлия из графитового тигля попадает-большое количество углерода (до ЫО19 ат/см3), который ухудшает его электрофизические параметры. Внешне это проявляется в изменении цвета кри-

30

сталла от светло-желтого до темно-коричневого и понижении его прозрачности. Примесь углерода ведет себя в фосфиде галлия как акцептор.

Фосфид галлия поликристаллический получают из расплава направленной кристаллизацией. Он используется в качестве исходного материала при получении монокристаллов (в частности, GaP)-По внешему виду фосфид галлия представляет собой мелкозернистые поликристаллы серого цвета, прозрачные перед источником света на глубине 20 мм. Количество примесей (%) в фосфиде галлия не превышает:

Медь....... 1 -10—*

Серебро . : . . . 5-Ю"5

Алюминий .... 5· Ю-4

Висмут..... 5-Ю-5

Хром...... Ы0-3

Железо..... 5-Ю"4

Олово...... 5-10"4

Марганец .... 5-10—5

Поликристаллические слитки фосфида галлия обладают электронной электропроводностью, концентрация носителей зар

страница 7
< 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
лак для номеров от камер купить
собака ловелас купить в москве
kingsong
лимузин напрокат дешево

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
(08.12.2016)