» » » Арсенид индия. Свойства, применение. Особенности получения эпитаксиальных пленок

Арсенид индия. Свойства, применение. Особенности получения эпитаксиальных пленок


...









Методы получения мышьяка и его соединений высокой степени чистоты.

Общее содержание примесей в мышьяке используемом для синтеза арсенида индия, не должно превышать 1(10-5%, суммарное содержание селена и теллура должно быть < 1(10-6% каждого в отдельности.
Наиболее перспективными технологиями очистки мышьяка являются хлоридная и гидридная с получением промежуточных высоко чистых продуктов треххлористого мышьяка или гидрида мышьяка. Хлоридная схема получения чистого мышьяка включает:
хлорирование металлического мышьяка хлором или взаимодействие трехокиси мышьяка с соляной кислотой;
очистку трихлорида мышьяка ректификацией;
восстановление очищенного трихлорида мышьяка водородом до компактного металлического мышьяка.
Перед ректификацией треххлорида мышьяка проводят сорбционную очистку.
Для получения особо чистых гидрида мышьяка и элементарного мышьяка используется гидридная схема. Гидридная технология мышьяка имеет ряд преимуществ:
содержание мышьяка в гидриде выше, чем в любом другом соединении;
разложение гидрида мышьяка происходит при невысоких температурах и отсутствует необходимость в восстановлении;
гидриды имеют малую реакционную способность по отношению к конструкционным материалам при температурах синтеза и очистки.
Недостатками гидрида мышьяка являются высокая токсичность и взрывоопасность.
Гидридная технология очистки мышьяка состоит из следующих этапов:
синтез арсенида металла II группы;
гидролиз арсенида с получением арсина;
очистка арсина сорбцией;
вымораживание и ректификация;
разложение арсина до металлического мышьяка.
Мышьяк, полученный по приведенным схемам, с успехом используется для синтеза арсенида индия. Кроме того, треххлористый мышьяк находит широкое применение для нарашивания эпитаксиальных слоев арсенида индия.



Эпитаксиальное наращивание арсенида индия из газовой фазы.

Газотранспортные процессы, в основе которых лежат обратимые химические реакции, широко применяются для получения эпитаксиальных структур полупроводниковых соединений А3В5. Основными достоинствами процесса получения эпитаксиальных слоев арсенида индия из газовой фазы в проточной системе являются:
простота конструктивного оформления процесса;
низкое пересыщение вещества над растущим кристаллом;
сравнительно невысокие температуры кристаллизации, возможность предотвращения загрязнения материалом контейнера;
возможность управления процессом роста изменением скорости потока и концентрации транспортирующего агента;
широкие возможности легирования слоев различными примесями;
возможность автоматизации процесса;
осуществление непрерывного процесса;
возможность получение многослойных структур и заданной морфологии.
Суммарные реакции, наиболее часто используемых для осаждения эпитаксиальных слоев арсенида индия и переноса компонентов, в общем виде мощно представить следующим образом:



При выращивании арсенида индия n-типа в системе In-AsCl3-H2 в газовый поток вводится смесь H2S+H2 . Концентрацией H2S определяется уровень легирования. Для получения пленок р-типа используется элементарный цинк и кадмий, вводимые в виде легирующей добавки из испарителя с отдельной зоной нагрева.


Система In-HCl-AsH3-H2.
Принципиальными технологическими преимуществами гидридов являются следующие:
летучие ковалентные гидриды можно получать из всех наиболее важных в полупроводниковой технике элементов;
свойства гидридов позволяют успешно применять очистку, основанную на трех фазовых переходах (жидкость- пар, твердое- пар, твердое- жидкость), а также эффективные методы газовой очистки (сорбции, ионного обмена);
содержание основного элемента в гидриде выше, чем в любом другом соединении;
гидриды имеют малую реакционную способность по отношению к конструкционным материалам.
Недостатками гидридов являются их высокая токсичность и взрывоопасность.
При выращивании эпитаксиальных слоев этой системы мышьяк при комнатной температуре находится в газообразном состоянии, что обеспечивает постоянство состава газовой фазы и гибкость процесса легирования.
Типичная схема установки для наращивания эпитаксиальных слоев арсенида индия с помощью системы In-HCl-AsH3-H2 приведена на рис. 3.









Рис. 3. Схема установки для наращивания эпитаксиальных слоев InAs с помощью системы In-HCl-AsH3-H2: 1-выпускная труба; 2-подложка.


Как правило, процесс осаждения термическим разложением МОС осуществляется в атмосфере водорода. Возможно проведение процесса также в смеси водорода и азота или только в азоте.
В зависимости от условий проведения процесса термического разложения арсенид индия может быть получен как в виде порошка, так и в виде эпитаксиально выращенных слоев.
Одним из преимуществ метода является легкость проведения легирования в процессе эпитаксиального наращивания. С этой целью применяют широкий ассортимент алкильных соединений элементов.
Из рассмотренных диаграмм парциальных давлений для хлоридного, хлоридно-гидридного метода и пиролиза триметилиндия с арсином в водороде следует, что максимальную область осаждения арсенида индия имеет система (CH3)3In-(CH3)3As-H2, минимальную система In-AsCl3-AsH3-H2. Из этого следует, что с учетом ограничений связанных с кинетикой, процесс получения эпитаксиальных структур арсенида индия с использованием МОС менее критичен к температуре, давлению и концентрации реагентов, а осуществление этого процесса возможно в более широком диапазоне, чем в случае хлоридного метода.
Важным вопросом с точки зрения развития метода получения эпитаксиальных структур арсенида индия с использованием МОС является возможность загрязнения слоев углеродом. Термодинамическим анализом процесса получения арсенида индия по реакции


Для контроля молекулярных или атомных пучков и выращиваемых слоев непосредственно в процессе выращивания используются дифрактометр электронов высоких энергий “на отражение”, масс-спектрометр, оже-спектрометр и ионный вакуумметр, контролирующий нейтральные атомные пучки.
Возможность контроля непосредственно в процессе выращивания - одно из значительных преимуществ МЛЭ. В случае МЛЭ температура подложки может быть сравнительно невысокой (500-600ОС), что приводит к низкой скорости роста (порядка 0.1 нм/с) и низкой скорости объемной диффузии. Основная заслонка и заслонки испарительных ячеек позволяют очень быстро перекрывать пучки. Это дает возможность изменять состав или уровень легирования выращиваемых структур буквально на межатомном расстоянии.
При выращивании слоев арсенида индия методом МЛЭ атомы индия и молекулы As2 и As4 попадают на подложку арсенида галлия (100). К поверхности прилипают практически все атомы индия. Поток атомов мышьяка является избыточным и только один атом As на каждый атом In остается на подложке, формируя стехиометрический состав выращиваемого слоя. Интенсивность молекулярных пучков и, следовательно, скорость осаждения можно варьировать, меняя температуру индиевого источника. Обычно плотность потока индия близка к 1015 атом.(см2(с), а мышьяка она в 5-10 раз выше.
В качестве доноров при выращивании арсенида индия методом МЛЭ используют элементы IV групп, такие, как Si, Ge и Sn. Они могут входить в подрешетку индия или мышьяка, и тип легирования будет зависить от соотношения вакансий индия и мышьяка. Наименее чувствительно к этому соотношению олово, введение которого дает материал n-типа. Самой распространенной донорной примесью, по-видимому, кремний, при его использовании достигается наиболее высокая подвижность при температуре жидкого азота, которая обычно считается основным параметром, характеризующим качество арсенида индия.
Концентрация электронов в слоях арсенида индия, выращенных методом МЛЭ, может превышать 5(1018 см-3, что значительно больше той концентрации, которая достигается при использовании газофазной эпитаксии.
Еще одним преимуществом МЛЭ является сглаживание поверхности арсенида индия в процессе роста. Благодаря этому свойству метод МЛЭ особенно удобно использовать при выращивании гетеропереходов, сверхрешеток и многослойных структур. Как и в случае остальных эпитаксиальных методов, решающим для качества будущей пленки является качество приготовления подложки.

Заключение.
Результаты сравнения различных методов эпитаксиального выращивания приведены в табл. 1.
Список использованной литературы:

Вайсс Г. Физика гальваномагнитных полупроводниковых приборов и их применение/Пер. с нем. под ред. Хомерики О. К. М.: Энергия, 1974. 384 с.

Исследование пригодности гомо- и гетероэпитаксиальных слоев GaAs, InAs и InSb для создания датчиков Холла различных направлений/ Портной Г. Я., Постных О. А., Тихонов В. И., Бессонов В. И.- В кн.: Синтез и рост совершенных кристаллов и пленок полупроводников. Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1981, с. 127-132.

Герловин И. Л., Двас В. С., Лихницкий М. И. Гальваномагнитные эффекты и их использование. М.: Машиностроение, 1967. 72 с.

Александров Л. Н. Гетероэпитаксиальное осаждение полупроводниковых пленок.- Микроэлектроника, 1972, т. 1, № 2, с. 120-133.

Проблемы эпитаксии полупроводниковых пленок/ Под ред. Александрова Л.Н. Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1972. 226 с.

Андреев В. М., Долгинов Л. М., Третьяков Д. Н. Жидкостная эпитаксия в технологии полупроводниковых приборов. М.: Советское радио, 1975. 328 с.

Палатник Л. С., Папиров И. И. Эпитаксиальные пленки. М.: Наука, 1971. 480 с.

Обзоры по электронной технике: Развитие теории и практики эпитаксиального наращивания из жидкой фазы на примере GaP/Федоров В. А., Минаждинов М. С., Невский О. Б., Одинцова И. Р. М., 1980. Вып. 3 (724). Сер. 6. “Материалы”. 22 с.

Чистяков Д.Ю., Райков Ю. П. Физико-химические основы технологии микроэлектроники. М.: Металлургия, 1979. 408 с.

Обзоры по электронной технике: Кинетика осаждения эпитаксиальных слоев соединений АIIIBV из газовой фазы/Стрельченко С. С., Матяш А. А., М., 11979. Вып. 8 (678). Сер. 6, “Материалы”. 56 с.

Обзоры по электронной технике: Молекулярно-лучевая эпитаксия (особенности технологии и свойства пленок)/Денисов А. Г., Садофьев Ю. Г., Сеничкин А. П. М., 1980. Вып. 14 (762). Сер. 7, “Технология, организация производства и оборудование”. 76 с.

Олсен Г. Х., Эттенберг М. Особенности получения гетероэпитаксиальных структур типа АIIIBV.- В кн. Рост кристаллов. М.: Мир, 1981, с. 9-77.

Крессел Г., Нельсон Г. Свойства и применение пленок соединений элементов групп III и V, полученных эпитаксией из жидкой фазы.- В кн.: Физика тонких пленок. М.: Мир, 1977, т. 7, с. 58-63.

Wieder H. H. Transport coefficients of InAs epilayers.-Appl. Phys. Lett., 1974, v. 25, N 4, p. 206-208.

Mc Carthy J. P. Preparation and properties of epitaxial InAs.- Solid- State Electron, 1967, v. 10, N 7, p. 649-655.

Исследование начальных стадий роста, структурных и электрофизических свойств гетероэпитаксиальных слоев InAs на GaAs/Стрельченко С. С., Захаров Б. Г., Гурфинкель В. И. и др.- В кн.: Рост и легирование полупроводниковых кристаллов и пленок. Новосибирск: Наука, 1977, ч. 2, с. 98-106.






Molecular beat epitaxial growth of InAs/Yano M., Nogami M., Matsuchima Y., Kimata M.- Japan. J. Appl. Phys., 1977, v. 16, N 12, p. 2131-2137.

Маделунг О. Физика полупроводниковых соединений элементов III и V групп/Пер. с англ. под ред. Б. И. Болтаксаю М.: Мир, 1967. 477 с.

Горюнова Н. А. Сложные алмазоподобные полупроводники. М.: Советское радио, 1968. 267 с.
Хилсум К., Роуз-Инс А. Полупроволники типа А3В5/Пер. с англ. М.:ИЛ,1963.324 с.
Разуваев Г.А., Грибов Б.Г., Домрачев Г.А., Саламатин Б.А. Металлоорганические соединения. М.:Наука, 1972. 479 с.
Гидриды, галиды, МОС особой чистоты. М.: Наука,1976.143 с.
Осаждение пленок и покрытий разложением МОС. М.: Наука, 1981. 322 с.
Активируемые процессы технологии микроэлектроники: Межвузовский тематический научный сборник. Вып. 1. Таганрог, 1975.
Корзо В.Ф. и др. Пленки из элементорганических соединений в радиоэлектронике. М.:Энергия, 1973.




скачать dle 11.0фильмы бесплатно
загрузка...

Внимание! Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.