Главная Промышленная автоматика.

Окончание табл. 2.1

Источник

Обозначение метода

Метод

информации

1181

As-Ga-HCl-Hj

Раздельных источников

120]

AsClj-Ga-Ar или Nj или Не

С инертным газом

121, 22]

AsClj-r-Ga-H

Смешанного газоносителя

2,3.2, ПАРАМЕТРЫ ПРОЦЕССА ВЫРАЩИВАНИЯ

Основными параметрами эпитаксиальных пленок являются толщина и уровень легирования, как их абсолютные величины, так и однородность. Поэтому важно контролировать те параметры процесса выращивания пленок, которые влияют на скорость роста и на содержание примесей.

Перенасыщение. Рост пленки идет за счет разницы температур между зоной источника и зоной осаждения, которая определяет термодинамику равновесного состояния реакции (2,2). Этот параметр определяет частично скорость роста пленки на подложке и ее однородность по толщине. Слишком большие разности температур могут привести к паразитному зародышеобра-зованию и, следовательно, к плохой воспроизводимости.

Анизотропы.ч роста. Процесс ЭПФ GaAs с хлоридным переносом носителей характеризуется сильной анизотропией из-за преимущественно поверхностного характера кинетических процессов [18,20] (рис. 2.4).

Следовательно, наблюдаются значительные колебания скорости роста пленки в зависимости от ориентации подложки. Для ориентации <100>, которая применяется для ПТШ, характерен относительный минимум скорости роста. Отклонение ориентации поверхности подложки ведет к появлению выступающих дефектов правильной формы (т.е. пирамид). Использова-

1ше разориентации на 3-6° увеличивает скорость роста и исключает образование большинства из этих дефектов.

Температура роста. Температура роста является одним из основньтх параметров любого процесса эпитаксии. Скорость роста обьпшо представляют в виде графика Ig т = = .fil/Tjji) [32], чтобы отметить линейный

Рис. 2.4. Влияние температуры подложки на скорость роста GaAs при различном парциальном давлении (Ро) AsClj для двух кристаллографических

ориентации подложек: • • • ОЮ) ; - (100) ; Tj~) - температура осаждения; ЛТ = Тсх - 80° С, Значительное различие зависимостей, наблюдаемое для ориентации <110> , указывает на различие кинетики роста 31]

М,МКМ1ч


1J цт.юк-




п,см

2 ;/?"* w 10-2

Молярная доля AsCtj

Рис. 2.5. Влияние молярного содержания AsCl, на скорость роста пленок для различных температур осаждения (33)


Молярная доля AsCLj

Рис. 2.6. Влияние молярной доли AsCl 3 на уровень легирования для

различных температур осаждения: . . . теоретическая кривая активности кремния (выражение (2.5)) с экстраполяцией кривой по 34

характер уменьшения, обусловленный в основном кинетическим ограничением. На рис. 2.4 показаны такие зависимости при приблизительно постоянном перенасыщении. Для метода AsClj это означает, что разность температур источника и подложки Д Г постоянная.

Парциальные давления. Влияние парциального давления на скорость роста (рис. 2.5) и содержание примеси (рис. 2.6) имеет большое значение для протекания процесса и хорошо изучено. Механизмы роста, включающие поверхностные процессы, зависящие от парциальных давлений, хорошо объясняют результаты [8].

2.3.3. ОБОРУДОВАНИЕ

Воспроизводимость при получении высококачественных пленок зависит в основном от качества оборудования. Важным фактором являются:

1) высокая чистота газа-носителя (если используется водород, он должен очищаться диффузией над палладием) ;

2) применение нереагирующего (инертного) материала для изготовления различных узлов установки: кварца или шлрекса, возможно использование нержавеющей стали. Однако в последнем случае особое внимание необходимо обращать на влажность;

3) отсутствие утечек в схемах (минимальное число соединений, высококачественные вентили, измерители потоков и т. д.);

4) применение особо чистого (синтетического) кварца для реактора, источника и держателя подложек; необходимо исключить возможность внесения каких-либо металлических примесей в процессе обдува кварца;

5) правильная конструкция выхода реактора, обеспечивающая уничто жение продуктов реакции.



Печь нагреВа зоны Печь нагрева зоны источника осаждения


Прямая труба Раствор GaCl3 с/ осадок As

Рис. 2.7. Схематическое изображение реактора для эпшаксии daAs хлоридным

методом (AsClj)

Для выращивания GaAs при относительно небольших площадях в промышленности используется реактор, показанный на рис. 2.7 с соответствующими устройствами автоматики. За цикл можно получать 20 см и более.

2.3.4. ВЫРАЩИВАНИЕ БУФЕРНОГО СЛОЯ

Полевые транзисторы с затвором Шотки можно получить на структурах с активным эпитаксиальным слоем, выращенным непосредственно на полуизолирующей подложке, однако параметры приборов будут посредственными. Это обусловлено плохим качеством границы раздела "эпитаксиальный слой - подложка", которая всегда содержит определенное колтиество дефектов, несмотря на любые меры, принимаемые до и в начале процесса роста. Могут возникать кристаллографические дефекты наряду с отклонениями в легировании [35 - 37]. Наличие буферного слоя между подложкой и активным слоем приводит к улучшению характеристик транзистора [27, 38].

Например, на рис. 2.8 показана частотная зависимость коэффициента усиления ПТШ при наличии буферного слоя и без него [26]. Буферный слой должен иметь характер резистивной подложки, f юбы исключалось появление любых токов утечки при увеличении напряжения на затворе до отсечки.

Обычно фоновые примеси дают проводимость «-типа с концентрацией носителей -Шсм", При таких концентрациях носителей уже нельзя пренебрегать мелкими


Частота,ГГц

Рис. 2.8. Зависимости коэффициента усиления но мощности ПТШ от частоты для приборов, изготовленных по одинаковой технологии на структурах с буферным слоем (i) и без него (2) 26





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

0.0049