книги из ГПНТБ / Дорфман В.Ф. Газофазная микрометаллургия полупроводников [Текст] 1974. - 190 с

: i>

•' X

i4-' -«

ХЧ'-.-Г

. ‘ АУ. ^

В. Ф. Д О РФ М А Н

ГАЗОФАЗНАЯ

МИКРОМЕТАЛЛУРГИЯ

ПОЛУПРОВОДНИКОВ

МОСКВА «МЕТАЛЛУРГИЯ» 1974

ПРЕДИСЛОВИЕ

Кристаллизация из газовой фазы полупроводнико­ вых структур, предназначенных для применения в мик­ роэлектронике, по своим физико-химическим и техноло­ гическим принципам является преемником классиче­ ской газофазной металлургии, но по масштабам техноло­ гических операций и предъявляемым к ним требованиям выделяется .в .самостоятельную область, которая может быть охарактеризована как «микрометаллургия». Это и определило название настоящей книги. Целью книги является критический анализ современного состояния и основных направлений развития газофазной микрометаллургии с точки зрения задач м икроэлектроники. Оче­ видно, что это, как и объем монографии, исключало де­ тальное изложение всех опубликованных результатов. Впрочем, в этом и не было необходимости в связи с недавним (1971 г.) выходом в издательстве «Наука» монографии Л . С. Палатника и И. И. Папирова «Эпи­ таксиальные пленки». Кроме того, параллельно с напи­ санием настоящей книги готовились к выходу в свет монографии Ф. А. Кузнецова и Л. Н. Александрова, посвященные специальным вопросам кристаллизации из газовой фазы.

Приводимые экспериментальные примеры включая работы автора) следует рассматривать в основном как иллюстрации. Но при обработке статистических данных и в оценках состояния основных направлений автор стремился по возможности полно учесть существующую литературу. Преимущество при ссылках отдавалось ос- новоіПолагающим и новейшим публикациям.

Абсолютный объем информации, накопленной за .'10— 16 лет развития данной области, очень велик. Однако это развитие еще далеко от завершения; в нем отсут­ ствует единый систематический подход, а многие важ-

ВВЕДЕНИЕ

Осаждение из газовой фазы имеет многолетнюю ис­ торию как метод получения чистых элементов и соеди­ нений. На основное современное назначение газофазной металлургии заключается ів создании твердотельных структур, обладающих определенным кристаллическим строением, распределением компонентов и электрофи­ зических свойств но объему, а также заданной внешней конфигурацией. Масштабы технологических .процессов в этой области чрезвычайно малы: в весовом измерении полный выход одного технологического цикла даже на промышленном уровне редко превышает 0,1— 1 г, вмес­ то ІО3— Ш4 г в газофазной металлургии чистых металлов или ІО6— Ю8 г и более в цветной и черной металлургии. Но не только этот факт дает основание .применить к рассматриваемой области термин «микрометаллургия». Геометрические параметры твердотельных полупровод­ никовых структур задаются с точностью ~ ІО-4 см по внешней конфигурации, Ю-5—110—6 см по структуре по­ верхности и «профилю» легирования, а их электриче­ ские свойства чувствительны к неоднородностям рас­ пределения основных компонентов и примесей в микрообластях с размерами 10_6— ІО-7 см.

Таким образом, кристаллизация из газовой фазы позволяет вплотную подойти к проблеме управления свойствами неорганического материала на микроуров­ не в процессе его формирования. Конечным продуктом является твердотельная структура, которая после не­ которых дополнительных технологических операций об­

принципы осаждения из газовой фазы, имеет пример­ но десятилетнюю историю, которая достаточно нагляд­ но иллюстрируется данными, приведенными в табл. 1.

5

Т а б л и ц а I

Основные этапы развития газофазной микрометаллургин

Дата публи­ Литератур­ Выполненные исследования кации ный ис­

точник

6

имели целью изыскание методов осаждения германия, кремния и некоторых полупроводниковых соединений из газовой фазы и исследование условий их эпитакси­ ального роста на идентичных или 'близких по структу­ ре подложках. Потребовался «индукционный период» в 2—3 года, и с 1960— 1961 гг. число работ возрастает лавинообразно (рис. 1). Дальнейшее развитие включа-

7

ло несколько фаз. Первая— разработка технологии по­ лучения автоэпитаксиальных1 слоев толщиной 5— 10 Мікм и более с совершенной структурой, высокой подвижностью носителей тока и заданной 'концентра­ цией легирующих примесей, в частности высокоомных. Для германия и кремния решение этой проблемы было

1 Ориентированная кристаллизация на идентичных подложках в литературе иногда называется также гомоэпитаксией или изоэпитаксией (в отличие от гетероили хемоэпитаксии — см. ниже стр. 118).

8