Главная Промышленная автоматика.

Рис. 1.14. Зонные диаграммы для перехода полуизолятор - п* и эквивалентного р-«*-перехода.

- эффективное значение концентрации р-при-меси в подложке, которое бы вызвало образование точно такого же обедненного слоя на контакте с п*-слоем. II™ и - соответствующие диффузионные потенциалы для двух переходов

PIN*)

йХ.,МКМ


Шуиюпятор \ 1

0,05-


Рис. 1.15. Сравнение экспериментальной и расчетной кривых изменения толщины обедненного слоя на границе «-слой - подложка при изменении приложенного напряжения (управле-*г- ние с подложки)

что в данном случае модель/р-и-перехода применима. Величины If и>(0) можно определить, решая уравнение Пуассона для перехода "полуизолятор - «-слой", используя четырехуровневую модель для описания подложки и учитывая частичную ионизацию глубоких уровней.

Явление управления со стороны подложки усложняет производство полевых транзисторов на эпитаксиальных слоях, выращенных на подложках, легированных Сг. Эффект может быть вызван также р-конверсией, в случае которой применима модель обычного р-и-перехода. Для устранения этого эффекта необходим материал, который характеризуется не только минимальной концентрацией глубоких примесей, но и термической стабильностью. Как было показано, удовлетворить этим требованиям трудно.

1.4.3. ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ К СВЕТУ

Чувствительность вольт-амперных характеристик полевых транзисторов к свету - другое нежелательное явление, связанное с глубокими уровнями на границе подложка - активный слой. Было [109] показано, что характеристики полевых транзисторов, изготовленных на и-слое, выращенном прямо на полуизолирующем GaAs, чувствительны к свету, в то же время эффект не обнаруживается для структур с буферным слоем [109]. Наблюдаемая чувствительность к свету коррелирует с высокой концентрацией Сг акцепторных уровней в подложке [131]. Наблюдалось также, что сочетание активный слой - подложка, обнаруживающее эффект управления с подложки в темноте, не обнаруживает этого эффекта при освещении [134]. Очевидно, оптичес-



кое возбуждение опустошает Сг-центры, тем самым исключая заряженный диполь на границе раздела. Предполагается, что чувствительность к свету нелегированного или слабо легированного полуизолирующего материала значительно меньше, чем сильно легированного хромом материала.

1.5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В этом разделе представлен обзор развития технологии полуизолирующего GaAs в последнее десятилетие. Многочисленные исследования за это время привели к более ясному пониманию свойств этого материала и поведения глубоких примесей.

При изучении свойств полуизолирующего материала, легированного хромом, становится ясно, что уровни Сг вблизи границы раздела создают ряд нежелательных эффектов, которые ухудшают свойства СВЧ приборов. Достижения в технологии выращивания, чистоте исходных материалов и разработка аналитических методов позволяют выращивать чистый иолу-изолирующий GaAs без Сг. Этот материал, используемый в качестве подложки для эпитаксиального выращивания или прямой имплантации активных слоев, позволяет создавать приборы с характеристиками, сравнимыми с характеристиками лучших приборов на GaAs с буферными слоями. Дальнейшие усилия должны быть направлены на освоение производства высококачественного полуизолирующего GaAs.



ЧА СТЬ П

ТЕХНОЛОГИЯ МАТЕРИАЛОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ

ВВЕДЕНИЕ

В гл. 1 была отмечена важная роль исходных подложек для изготовления полевых транзисторов. Технология получения активных слоев может иметь еще большее значение. В данной главе будет рассмотрено три основных технологических метода формирования активных слоев ПТШ: молекулярно-лучевая эпитаксия (МЛЭ), эпитаксия из паровой фазы (ЭПФ) и ионная имплантация (\1И).

В гл. 2 обсуждаются вопросы применения ЭПФ в технологии ПТШ. Рассматриваются требования к характеристикам материалов и слоев полупроводниковых структур для ПТШ, отмечается важность наличия буферного слоя. Проводится краткий анализ основных процессов эпитаксиального выращивания слоев :.и1я ПТШ. Основное внимание уделяется хлоридному методу получения эпитаксиальных слоев (с использованием AsCb), который в настоящее время распространен наиболее широко. Рассматриваются особенности этого метода, приводятся основные параметры процессов, описывается требуемое оборудование, процесс роста "буферного слоя", необходимого для получения высококачественных активных слоев, и выращивание непосредственно активного слоя.

Метод МЛЭ описывается в гл. 3. Обращается внимание на преимущество МЛЭ перед другими методами получения пленок, приводится всестороннее сравнение МЛЭ и других эпитаксиальных методов.

Уникальность МЛЭ заключается в возможности контроля профиля легирования и толщины пленок в направлении роста, а также в возможности обеспечения однородности толщины и профиля на больших пластинах (SOTO мм). В качестве уникального преимущества МЛЭ отмечается возможность эпитаксиального осаждения Ge на GaAs для получения несплавных ге-теропереходных омических контактов. Обсуждается применение GaAlAs буферных слоев. Молекулярно-лучевая эпитаксия позволяет проводить и селективную эпитаксию, что может привести к появлению ряда новых дискретных приборов и ИС с селективно выращенными областями.

Альтернативой эпитаксиальной технологии является использование ионной имплантации (ИИ). По mallJчч < а ..с.£снием ИИ в кремниевой технологии ожидается широкое применение ИИ для GaAs. При использовании ИИ появляется возможность управления толщиной и уровнем легирования имплантированных слоев путем изменения дозы и энергии имплантируемых ионов.

В гл. 4 обсуждается состояние развития технологии ионного легирования (ИЛ), которая используется для изготовления ПТШ специалистами различ-

НЫХ лабораторий. Рассматривается влияние подложки и процессов имплантации и отжига, приводящих к образованию проводящих поверхностных слоев и конверсии подложек. Подробно рассматриваются герметизация и отжиг имплантированных слоев GaAs. Указывается, что лучшим для герметизации является нитрид кремния с низким содержанием кислорода, однако рассматриваются способы отжига без защитных масок.

Сравнивая характеристики и свойства п-слоев GaAs, легированною кремнием, серой и селеном, автор гл. 4 заключает, что для получения активных слоев в ПТШ предпочтительным является легирование селеном и кремнием. Рассматривается использование технологии ИИ при изготовлении ПТШ и отмечается, что эта технология имеет ряд достоинств, таких как управление профилем легирования и возможность проведения селективного легирования. Подчеркивается, что однородность и воспроизводимость слоев, которые достигаются при ИИ, особенно важны для изготовления GaAs интегральных микросхем.





0 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 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165

0.0039