3. Методы полупроводниковой технологии.
Методы полупроводниковой технологиииспользуются для создания на единой подложке активных элементов ( транзисторов, диодов и др.) и пассивных элементов ( резисторов, конденсаторов) ИС.
В полупроводниковой технологии используют практически только кристаллические полупроводниковые материалы. Для изготовления полупроводниковых микросхем, транзисторов, диодов наиболее широко применяют кремний, в меньшей степени - арсенид галлия, германий, для оптоэлектронных приборов - арсенид галлия, соединения третьей и пятой, второй и шестой групп, а также их композиции. Находят применение и другие полупроводниковые кристаллические материалы.
Методы полупроводниковой технологии: жидкофазной, парофазной и молекулярно-лучевой эпитаксии.
Жидкофазная эпитаксия
При жидкофазной эпитаксии слой легированного примесями материала из соединений AIIIBV наращивают непосредственно на поверхность арсенид-галлиевой подложки, используя графитовый держатель с отдельными камерами для осаждаемого на пластины материала.
Жидкофазная эпитаксия применяется главным образом в технологии микроволновых интегральных схем и при изготовлении светодиодов определенных длин волн.
Главная угроза безопасности в процессе жидкофазной эпитаксии связана с применением легко воспламеняющегося газообразного водорода.
Молекулярно-лучевая (молекулярно-пучковая)эпитаксия— технология осаждения эпитаксиальных пленок полупроводников посредством испарения материалов при низком давлении.
Позволяет изготавливать эпитаксиальные структуры с высокой точностью по толщине и почти идеальной стехиометрией. Последнее объясняется относительно невысокой скоростью технологического процесса и возможностью буквально послойного формирования осаждаемых пленок: атом за атомом встраивается в кристаллическую решетку
Основное преимущество метода — возможность создания уникальных наноструктур с очень высокой чистотой, однородностью и малым количеством дефектов. К недостаткам метода можно отнести высокую цену оборудования и исходных материалов, малую скорость роста, сложность поддержания высокого вакуума.
Парофазная эпитаксия
При парофазной эпитаксии подложку GaAs помещают в нагретую камеру реактора в атмосферу водорода.
Наиболее распространенный метод, применяемый для парофазной эпитаксии в производстве светодиодов, — это система из галогена III группы и водорода (водородного соединения) V группы.
19. Диаграмма плавкости твердых растворов с ограниченной растворимостью эвтектического типа.
Если имеет место ограниченная растворимость веществ А и В друг в друге, то на диаграмме появляются области твердых растворов (рис. 4).
При охлаждении расплава, отвечающего фигуративной точке М до температур ниже кривой ликвидуса, выпадают кристаллы не чистой фазы А, а твердого раствора В в А состава, отвечающего кривой солидуса в точке а1. При дальнейшем охлаждении до точкиb0 расплаву составаb2 отвечает состав кристалловb1. Наконец при температуре ТЕ из расплава, отвечающего эвтектической точке Е выпадает механическая смесь кристаллов фазы являющихся твердым раствором В в А и кристаллов фазы являющихся твердым раствором А в В. Состав этих фаз определяется по точка А1 и В1 соответственно. Важно отметить, что с дальнейшим понижением температуры меняется концентрация твердых растворов по линиям А1А и В1В. Если охлаждение происходит очень медленно, то ранее выпавшие кристаллы одной фазы обмениваются веществом с кристаллами другой фазы и состав обоих фаз приближается к равновесному, т.е. бедняется примесью второго компонента.