Главная Промышленная автоматика.

участков активных слоев путем химического мезатравления. Первый способ требует наличия сложного оборудования для имплантации и может приводить к образованию глубокоуровневых центров, которые могут быть подвержены процессам миграции в течение длительного времени или при критических режимах работы [24]. С другой стороны, мезатравление дает отличную стабильную изоляцию, однако требует точного контроля процесса травления. Кроме того, так как поверхность при этом получается рельефной, возникают некоторые проблемы с фокусированием и разрешением при формировании литографической маски наряду с тем, что контактные области из напыленного металла на краях мезаструктуры являются менее надежными в электрическом и механическом отношениях.

Технологией селективной эпитаксии, пионером в разработке которой была фирма Bell Labs [25], эти проблемы решаются выращиванием монокристаллических областей с хорошими электрическими свойствами в матрице из поликристаллического материала с субмикронными размерами, меньшими 1 мкм. В технологии используются полученные с помощью литографии пла-нарные эпитаксиальные области из резиста в виде SiO:, осажденного плазменным, термическим способом или анодным окислением. Могут применяться маски из других термостабильных материалов, которые формируются перед проведением эпитаксии и создают участки для локальной эпитаксии. При МЛЭ на таких эпитаксиальных резистах растут поликристаллические высокоомные слои {> 10* Ом-см). Разрешение между мо но кристаллическими и поликристаллическими участками в некоторых кристаллографических направлениях может быть получено менее 1 мкм. Однако с ростом толщины пленки размер кристаллов увеличивается, что сильно снижает сопротивление при толщинах свыше 3 мкм [26]. Области роста в целом получаются планарными. что позволяет без каких-либо проблем напылять соединения, проводники и т.п. и проводить литографию без получения при этом электрически или механически слабых участков металлизации. Толщина естественного или другого окисного резиста обычно составляет 10 -ЗОнм. При подборе соответствующего травителя поликристаллический материал можно подвергнуть избирательной взрывной литографии, оставляя обычные мезаобласти электрически активных слоев для дискретных приборов [27].

Техника теневого маскирования [28] позволяет проводить селективную эпитаксию в поликристаллической матрице и будет, вероятно, использоваться в будущем в технологии ИС. Однако на большой площади разрешение при этом ограничивается размерами 5 мкм из-за проблем вибрации и различного теплового дифференциального расширения маски и подложки.

3.7. СЛОЖНЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЛЯ ПТШ

По мере того, как возрастают требования к мощным ПТШ, за счет оптимизации технологии достигаются параметры 1ранзисторов, близкие к предельным для GaAs. Для дальнейшего улучшения приборов необходимо рассмотреть возможности применения других двойных или тройных соединений



Подвижность электронов в слабом поле у InAs очень велика, однако малая ширина запрещенной зоны (0,3 эВ)-означает, что тепловой шум будет высоким, а получить обычный барьер Шотки нельзя. Невозможность получения полуизолирующего InAs означает также, что нельзя получать объемные подложки с приемлемым согласованием параметров решетки.

Полуизолирующий InP может быть получен путем легирования Сг или Fe. Так как параметр решетки у него больше, чем у GaAs, он является хорошим подложечным материалом для Ihq jjGag ,,.jAs. В этом сплаве дрейфовая подвижность электронов при комнатной температуре на 50% выше, чем у GaAs, а ширина запрещенной зоны, равная 0,7 эВ, исключает проблему наличия теплового шума. Хотя проблема создания барьера Шотки все еще остается {р ~ 0,2 эВ) [29], обещающим является формирование мелкого р-и-перехода [30] или тонкого, согласованного по решетке слоя (In, А1) As между InAlAs и металлом затвора [31, 32].

К 1980 г. на InP методом МЛЭ был выращен высококачественный эпитаксиальный (In, Ga)As, который использовался в высококачественных детекторах с большим коэффициентом усиления (10) [33]. Были получены также впечатляющие результаты при изготовлении методом ЭЖФ (In, Ga)As-InP гетеропереходных ПТШ. Аналогично применению (А1, Ga)As буферных слоев в GaAs ПТШ для (In, Ga)As ПТШ в качестве ограничивающих поток электронов буферных слоев может использоваться (In, Al)As [31]. Соединения типа (In, Ga, As)P не проявляют высоких подвижностей, предсказываемых теоретически, что, возможно, объясняется увеличением рассеяния в сплаве. В настоящее время они не имеют каких-либо преимуществ перед сплавами (In, Ga) As.

3.8. ПОСЛЕДНИЕ РАЗРАБОТКИ

Недостатками метода МЛЭ до недавнего времени были ограниченная предельная частота (и, следовательно, получение компенсированных гшенок), вьюокие концентрации глубоких уровней (генерирующих шум ловушек), низкая производительность и плохая пространственная однородность при росте пленок на больших площадях. Однако последние успехи в области понимания механизма роста пленок и в разработке оборудования для МЛЭ устранили эти проблемы.

Внимание, уделенное разработке диффузионных источников и используемым материалам, позволили более чем восьми лабораториям воспроизводимо понизить уровень остаточных акцепторов до Ю"* см" и менее. Поскольку эта концентрация составляет менее 1 % от требуемых обычно уровней легирования активного слоя, проблемы остаточных примесей практически больше не существует.

При увеличении температуры подложки и уменьшении соотношения потоков As и Ga во время роста концентрация глубоких электронных уровней ловушек снижается до 10 см" и менее [24] и дырочных уровней до \0" см" и менее. Эти значения сравнимы (если не ниже) с лучшими результатами, полученными любыми другими методами эпитаксии, и лучше, чем 62



результаты для слоев, полученных прямой имплантацией в легированные хромом подложки. Недавно исследовалась эпитаксия при скоростях роста более 5 мкм/ч, неожиданно показавшая повышенные подвижности электронов без заметного ухудшения других свойств материала [35]. Таким образом, производительность метода МЛЭ может быть более чем в 5 раз повышена по сравнению с производительностью при скорости 1 мкм/ч. Увеличение скорости процесса за счет совершенствования применяемых способов смены образцов увеличивает производительность метода.

Степень однородности толщины и уровня легирования слоев на большой площади ограничивалась до недавнего времени распределением интенсивности потоков из эффузионных ячеек Кнудсена. Введение непрерывного вращения подложки вокруг оси позволяет в настоящее время выращивать подложки диаметром свыше 75 мм с однородностью, лучшей чем 2% [36].

Единственным недостатком метода МЛЭ, который не устранен, является высокая стоимость оборудования, превышающая обычно 200 000долл Однако фирмы, изготавливающие оборудование для МЛЭ, не сомневаются в развитии рьшка сбыта для недорогого, более простого оборудования и необходимости выпуска оборудования для этого рьшка.





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

0.0038