8) Измерение распределения концентрации примеси.

Распределение концентрации примеси в эпитакс-ом слое определяют путем последовательного удаления тонких слоев и измерения проводимости четырехзондовым методом для слоев противоположного с пластиной типа электропроводности. Для слоев одного типа электропроводности применяют метод вольт-фарадных характеристик. В эпитакс-ом слое на разной глубине сплавлением или диффузией создают p-n-переходы. Однако чаще необходимую толщину базовой области получают не изменением режима создания перехода, а за счет удаления части эпитаксиального слоя, К p-n-переходу прикладывают небольшое обратное смещение и с помощью мостовой схемы измеряют емкость. Затем эталонную емкость моста изменяют примерно на 7% и, изменяя смещение, добиваются баланса моста. Эта манипуляция позволяет определить наклон вольт-фарадной характеристики ∆C/∆U=dC/dU при данных C и U. На основании формулы Шотки можно записать:

,где N – концентрация примеси в слое; Cg – удельная емкость перехода; ω- ширина области объемного заряда; ε – диэлектрическая проницаемость; e – заряд электрона.

1)Принцип жфэ, ее возможности, типы установок и требования к ним.

При жидкой эпитаксии атомы растущего слоя оседают на пластину из расплава и раствора. Расплав, насыщенный тем п/п материалом, из которого необходимо вырастить соотв. слой приводится в контакт с пластиной. Затем пластину и расплав охлаждают. При уменьшении температуры растворимость п/п материала в расплаве понижается и избыточное количество п/п оседает на пластине. В элементарных п/п (Si, Ge) метод не нашел широкого применения из-за отсутствия легкоплавких металлов-растворителей, способных растворять п/п материалы в больших концентрациях и не загрязнять эпитаксиальные слои. Для осущ. жидкофазной эпитаксии исп. 3 основные типа установок:

1. С поворотным реактором, в котором контакт расплава с пластиной достигается при наклоне реактора.

2. С вертикальным реактором, предусматривающим окунание пластины в расплав

3. С многокамерным горизонтальным реактором, в котором слои выращиваются последовательно созданием контакта пластины с различными расплавами.

Метод жидкой эпитаксии позволяет получать слои п/п большой площади толщиной от долей до сотен микрометров, легировать эпитаксиальные слои с заданным распределением примеси по толщине, изготовлять многослойные структуры из трех-четырехкомпонентных твердых растворов.Качество р-п-переходов, полученных методом жидкофазной эпитаксии в большинстве случаев выше, чем качество переходов, изготовленных другими методами. Современная установка для жидкофазной эпитаксии должна обеспечивать: высокую производительность процесса, диапазон рабочих температур в реакторе 450-1573 К, проведение процесса в чистой инертной или восстановительной атмосфере с содержанием кислорода менее 1*10 в -4 %, программированный автоматический подъем или снижение температуры расплава со скоростью 0,1-0,4 К/мин, контакт свежеобразованной поверхности расплава, свободной от диоксидной пленки.

2)Метод с поворотным реактором (получил наибольшее распространение) для получения слоев арсенида и фосфида галлия, расплава галлия с растворенным в нем материалом, подлежащим осаждению, и легирубщей примесью (Si, Te, Al, Fe и др) помещают в различных концах кассеты 3 так, чтобы расплав 2 не соприкасался с пластиной 1.

В качестве растворителя в данном случае используют галлий, потому что он, обладая низкой температурой плавления, высокой температурой кипения и низким давлением пара, обеспечивает интервал рабочих температур 973-1223 К. Влияние примесей сводится к минимуму, поскольку применяют особо чистый галлий, который вместе с тем является компонентом кристаллизуемого соединения. Кассета выполнена из графита, который не смачивается галлием и не растворяется в нем при рабочих температурах процесса. Процесс жидкофазной эпитаксии осуществляется следующим образом. Кассету 3 с пластинами и шихтой расплава загружают в реактор 4 с трубчатой водородной печью, снабженной приспособлением для наклона на требуемый угол. При нагреве до заданной температуры шихта расплавляется. Шихту составляют так, чтобы содержание арсенида галлия в расплавленном галлии было близким к равновесному и соответствовало диаграмме состояния при заданной температуре. После нобольшой выдержки угол наклона реактора вместе с кассетой изменяют так, чтобы расплав переместился в зону пластины и полностью покрыл ее. Недостаток этой конструкции – возможность попадания на поверхность пластин поверхностного слоя расплава, содержащего оксиды, и низкая производительность процесса.