Санкт-Петербургский Государственный

Электро-Технический Университет.

Реферат

по курсу:” Физические основы микро-электроники.”

Тема: ”Жидкостная эпитаксия. Особенности получения эпитаксиальных пленок.”

Выполнил: Воробей М. Ю.

Группа: ФРТ,6134

г.Санкт-Петербур

2007год

Содержание

Введение.

1. Подготовка поверхности и выбор подложки к эпитаксии

   1. Требования к материалу подложки

   2. Подготовка поверхности подложки к эпитаксии

2. Получение плёнок соединений со структурой силленита

3. Выбор материала тигля.

4. Оборудование.

5. Пример Изготовление подложек из монокристаллов Bi₁₂GeO₂₀и подготовка поверхности подложек к эпитаксии.

6. Приготовление шихты для жидкофазной эпитаксии.

7. Нанесения эпитаксиального слоя.

8. Определение влияния температуры на толщину эпитаксиального слоя.

9. Выявление микроструктуры эпитаксиальных плёнок.

10. Результаты и выводы.

Список Литературы

Введение

В начале 60-х годов полупроводниковое приборостроение, особенно микроэлектронное, стало использовать методы газо- и жидкофазной эпитаксии, которые по своим физико-химическим основам ближе к технологии полупроводниковых материалов, базирующейся на процессах металлургии, чем к технологии полупроводникового приборостроения.

Рассмотрены подготовка основных и вспомогательных материалов, выращивание однородно легированных монокристаллов с совершенной структурой, получение высокочистых поликристаллических полупроводников, эпитаксиальных слоев, гомо- и ге-тероструктур методами газовой и жидкостной эпитаксии, изготовление пластин и подложек.

2—570 библиотека УII рнм ^масштабе применяют также для расчетов процессов жидкофазной •эпитаксии, в которых используются нестехиометрические расплавы полупроводниковых соединений или растворы их и элементарных полупроводников в металлах.

) расчетов процессов жидкофазной эпитаксии, чаще всего изображают в виде проекций изотерм и изоконцентрат тройных диаграмм состояния на плоскость концентрационного треугольника (рис.

11), что обусловлено спецификой последующих процессов фотолитографии и эпитаксии.

Окисление, травление, эпитаксия, диффузия

Весь технологический процесс То же » » Окисление, диффузия, эпитаксия и др.

Диффузия, эпитаксия и эксплуатация готовых приборов проводников чаще всего неисправим, так как проявляется в раскалывании пластин.

В настоящее время газовая эпитаксия в промышленных масштабах применяется главным образом в производстве структур арсенида галлия, используемых для изготовления полевых транзисторов и диодов Ганна, а также твердых растворов арсенид-фосфид галлия (д:л^0,40), применяемых для изготовления дискретных светодиодов и знаковых индикаторов красного цвета свечения.

В состав установки для газовой эпитаксии входят обычно установки диффузионной очистки водорода и очистки инертных газов от примесей, воды и кислорода, вакуумная система и газоочистка отходящих газов.

Особенностью установок газовой эпитаксии полупроводниковых соединений ЛШБУ и твердых растворов на их основе с использованием МОС является охлаждение стенок реактора, предотвращающее разложение термически неустойчивых металлалкилов.

Для обеспечения безопасности обслуживающего персонала установок газовой эпитаксии от воздействия сильно токсичных газов( арсин, фосфин и др.

Метод жидкофазной эпитаксии имеет много общего с методом изготовления сплавных р—л-переходов, широко используемых в технологии полупроводникового приборостроения.

Качество р—л-пере-ходов, полученных методом жидкофазной эпитаксии, в большинстве случаев выше, чем качество переходов, изготовленных другими методами.

Большие достоинства и возможности метода жидкофазной эпитаксии обеспечили ему широкое применение в технологии полупроводникового приборостроения для производства многих, главным образом оптоэлектронных и СВЧ приборов, особенно из полупроводниковых соединений AIJIBV и твердых растворов на их основе.

Применительно к элементарным полупроводникам метод жидкофазной эпитаксии не нашел широкого применения из-за отсутствия легкоплавких металлов-растворителей, способных растворять полупроводники в больших концентрациях и не загрязнять их эпитаксиальные слои.

В этом отношении соединения A1IIBV и твердые растворы на их основе являются наиболее благоприятными объектами жидкофазной эпитаксии.

К технологическим преимуществам метода жидкофазной эпитаксии по сравнению с конкурирующим методом газофазной эпитаксии следует отнести простоту аппаратурного оформления, отсутствие токсичных реагентов, высокую, обусловленную большими скоростями кристаллизации производительность и возможность регулирования в определенных пределах отклонения состава эпитаксиального слоя от стехиометрического.

Сущность метода жидкофазной эпитаксии состоит в приведении в контакт подложки с пересыщенным раствором полупроводника в легкоплавком металле-растворителе.

По способу создания пересыщения в кристаллизуемом расплаве многочисленные варианты метода жидкофазной эпитаксии можно разбить на две большие группы.

К этой же группе относят вариант жидкофазной эпитаксии, в котором расплав состава х\ перед началом кристаллизационного процесса переохлаждают до температуры Г2, что создает в нем пересыщение Дл:, определяемое разностью концентраций х\—х2 (рис.

Во второй изотермической группе методов жидкофазной эпитаксии состав контактирующего с подложкой расплава в течение всего кристаллизационного процесса по

Схемы жидкофазной эпитаксии: а — неизотермический метод равновесного охлаждения (кривая 1—2), метод охлаждения переохлажденного расплава (кривая 2—3) и изотермический метод (кривая 2'—2); 6, в — изотермический метод с пересыщением, создаваемым подпиткой расплава кристаллом и летучим компонентом из газовой фазы ил» испарением его расплава соответственно; г, д — изотермический метод смешения применительно к двухкомпонентной и трехкомпонентной системе соответственно:

Во втором варианте изотермической группы методов жидкофазной эпитаксии пересыщение создают, подавая на поверхность расплава пары летучего компонента или соединение этого компонента, например фосфора или фосфи-на при кристаллизации фосфидов AIIIBV либо твердых растворов на их основе (рис.

Основные технологические параметры процесса жид-кофазной эпитаксии следующие: 1) степень насыщения расплава в момент контакта его с подложкой относитель

С учетом этого в типичных условиях проведения процесса жидкофазной эпитаксии гомогенное зародышеобра-зование сокращается при соблюдении следующих условий: температурный интервал охлаждения расплава должен быть меньше его критического переохлаждения, °С: ЛГ<; <А^кр; скорость охлаждения расплава, °С/ч: Ю^Я^бО; толщина слоя расплава, /, см; 0,1^/^1,0.

При сильном, выше уровня концентрации собственных носителей заряда (при температурах жидкостной эпитаксии) легировании угол наклона этого графика меняется, что объясняется влиянием кинетических факторов.

1. Подготовка поверхности и выбор подложки к эпитаксии.