Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы технологии материалов микроэлектроники. Учебно-методическое пособие
.pdf
91
а б
Рис. 39. Ампулы с минимальным (а) и заданным (б) объе-
мом для исследования процесса эпитаксиального выращи вания CdxHg
1 – источник HgTe; 2 – свободная ртуть; 3 – кварцевый заполнитель;
4 – пленка CdTe; 5 – подложка CaF2
1–x
Te:
пленок КРТ, выращенных методом ПФЭ, является совершенная морфология поверхности. Однако в пленках, выращенных этим методом,
состав меняется по толщине, так как CdTe в пленку КРТ поступает за
счет диффузии из подложки во время осаждения пленки HgTe.
Реактор для роста пленок HgTe представляет собой горизонтальную кварцевую трубу, запаянную с одного конца. С другого конца
труба продувается потоком очищенного водорода. В реакторе в зоне
высокой температуры (650…750 С) расположен источник Te, а в зоне
низкой температуры (320…350 С) расположен источник Hg. Между
ними в градиенте температуры вертикально расположена подложка в
квазизамкнутом объеме с пористой перегородкой.
Температура источника Hg выбирается таким образом, чтобы обеспечить давление паров Hg около 0,5…1 атм. Давление паров Te на два
порядка меньше, чем давление паров Hg, и перенос Te в сторону подложки осуществляется за счет градиента температуры.
Основным методом синтеза разнообразнейших материалов и
структур для микро- и наноэлектроники является молекулярно-лучевая
эпитаксия (МЛЭ).
92
МЛЭ имеет множество преимуществ перед другими методами выращивания пленок КРТ . Основные из них следующие.
В МЛЭ рост пленок КРТ проводится при более низких темпера-
турах (180…190 С при МЛЭ, 300…400 С при ПФЭ). Снижение тем-
пературы резко уменьшает диффузию основных компонентов и примесей из подложки и фоновое легирование вследствие снижения
растворимости примесей с температурой при одинаковой чистоте исходных материалов. Содержание примесей в пленке КРТ в методе
МЛЭ на порядок ниже, чем в других методах.
Оборудование для МЛЭ позволяет использовать аналитические
методики, осуществляющие непрерывный контроль процесса роста
пленки, в том числе измерение состава.
В методе МЛЭ отсутствует агрессивная среда, что позволяет ис-
пользовать для выращивания эпитаксиальных пленок КРТ альтернативные подложки, такие как подложки из GaAs и Si. Использование
альтернативных подложек дает увеличение площади эпитаксиальных
структур по сравнению с выращиваемыми на подложках из CdTe, повышение производительности и существенное снижение стоимости.
Метод МЛЭ является экологически чистым, не имеет вредных
выбросов (процесс проводится в замкнутом объеме).
Качество исходной подложки (CdTe, GaAs, Si) играет определяющую роль при выращивании бездефектных слоев КРТ из молекулярных пучков. Предэпитаксиальная подготовка подложек включает химическую обработку и последующий отжиг в сверхвысоком вакууме.
Перспективной подложкой для выращивания фоточувствительных
слоев КРТ служит Si, так как по таким ключевым параметрам, как
стоимость, размер и структурное совершенство, Si является самой
привлекательной альтернативной подложкой. На базе этого материала
можно создавать монолитные интегральные устройства по планарной
технологии.
Контрольные вопросы
1. Какого вида бывают твердые растворы?
2. Что называется областью гомогенности?
3. Какими физико-химическими свойствами обладают твердые рас-
творы на основе соединений A3B5?
4. Как выглядят фазовые диаграммы основных квазидвойных сис-
тем A3B5?
93
5. Какая ширина запрещенной зоны у теллурида кадмия?
6. Какие параметры материала зависят от соотношения компонент
в соединении?
7. В чем заключается процесс ИДИУ?
ЛИТЕРАТУРА
1. Барыбин А.А. Электроника и микроэлектроника. Физико-технологиче-
ские основы. – М.: Физматлит, 2006.
2. Горелик С.С., Дашевский М.Я. Материаловедение полупроводников и
диэлектриков. – М.: Металлургия, 1988.
3. Крапухин В.В., Соколов И.А., Кузнецов Г.Д. Технология материалов
электронной техники. Теория процессов полупроводниковой технологии. –
М.: МИСИС, 1995.
4. Курносов А.И., Юдин В.В. Технология производства полупроводнико-
вых приборов и интегральных микросхем. – М.: Высшая школа, 1986.
5. Медведев С.А. Введение в технология полупроводниковых материа-
лов. – М.: Высшая школа, 1970.
6. Нашельский А.Я. Технология полупроводниковых материалов. – М.:
Металлургия, 1987.
7. Таиров Ю.М., Цветков В.Ф. Технология полупроводниковых и диэлек-
трических материалов. – М.: Высшая школа, 1990.
8. Черняев В.Н. Физико-химические процессы в технологии РЭА. – М.:
Высшая школа, 1987.
94
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ................................................................................................... 3
1. Технологические методы выращивания монокристаллов полупро-
водников из расплавов .............................................................................. 4
1.1. Тигельные методы .............................................................................. 5
1.2. Бестигельные методы ......................................................................... 11
2. Распределение примесей в процессах направленной кристаллизации . 13
2.1. Равновесный коэффициент распределения ...................................... 14
2.2. Распределение примесей в кристаллах, полученных методами
направленной кристаллизации ......................................................... 19
2.3. Методы получения однородно легированных слитков................... 21
3. Выращивание кристаллов из растворов ................................................... 24
3.1. Метод испарения летучего растворителя ......................................... 25
3.2. Метод повышения концентрации летучего компонента в раство-
ре ......................................................................................................... 26
3.3. Направленная кристаллизация пересыщенных растворов-распла-
вов ....................................................................................................... 27
3.4. Метод градиентной зонной плавки ................................................... 28
4. Выращивание монокристаллов из паровой фазы .................................... 29
4.1. Метод конденсации паров компонентов .......................................... 29
4.2. Метод диссоциации или восстановления газообразных соедине-
ний ...................................................................................................... 31
4.3. Метод реакций переноса .................................................................... 31
4.4. Метод переноса в потоке ................................................................... 32
5. Методы очистки материалов..................................................................... 34
5.1. Очистка материалов вакуумной обработкой ................................... 34
5.2. Очистка материалов методами направленной кристаллизации ..... 38
5.3. Очистка материалов методами зонной плавки ................................ 39
6. Очистка поверхности подложек ............................................................... 41
95
7. Технология и свойства простых полупроводников ................................ 48
7.1. Получение и свойства кремния ......................................................... 48
7.2 Получение и свойства германия......................................................... 57
8. Технология и свойства некоторых полупроводниковых соедине-
ний А3В5..................................................................................................... 61
8.1. Антимонид индия ............................................................................... 62
8.2. Арсенид галлия ................................................................................... 64
9. Эпитаксиальные пленки арсенида галлия ............................................... 68
10. Свойства и методы получения соединений А2В6 .................................. 74
11. Твердые растворы полупроводников ..................................................... 81
11.1. Твердые растворы на основе соединений А3В5 ............................. 84
11.2. Твердые растворы на основе соединений А2В6 кадмий-ртуть-
теллур ............................................................................................... 88
Литература ...................................................................................................... 93
96
Каменская Анна Викторовна
ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ МАТЕРИАЛОВ
МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ
Учебно-методическое пособие
Редактор Л.Н. Ветчакова
Выпускающий редактор И.П. Брованова
Дизайн обложки А.В. Ладыжская
Компьютерная верстка В.Ф. Ноздрева
Подписано в печать 15.06.2010. Формат 6084 1/16. Бумага офсетная. Тираж 100 экз.
Уч.-изд. л. 5,58. Печ. л. 6,0. Изд. № 350. Заказ № . Цена договорная
Новосибирского государственного технического университета
Отпечатано в типографии
630092, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]