Способ изготовления полупроводниковых структур на основе соединений aiii и bv методом жидкофазной эпитаксии
Использование: в процессах изготовления приборов опто- или микроэлектроники, лазаров, фотоприемников, светодиодов, солнечных элементов. Сущность изобретения: в качестве легирующей примеси используют соединения типа AIIBV2 или AI3IBV2 для выращивания слоя p-типа проводимости и AI2IIBV3I для выращивания слоя n-типа проводимости, при этом состав жидкой фазы формируют с учетом веса легирующих элементов, а также элементов AIII и BV, входящих в указанные выше соединения. 2 табл.
Изобретение относится к технологии создания приборов для полупроводниковой оптоэлектроники и микроэлектроники, а также дискретных приборов" лазеров, фотоприемников, светодиодов, солнечных элементов и т.д.
Известен способ получения изопериодических слоев в системе GaInAsP/I и Р путем жидкофазной эпитаксии при легировании магнием (Mg), кадмием (Cd) до концентраций дырок порядка 5 1018 см-3 [1]. Указанные легирующие примеси Mg и Cd использовались вместо Zn, который обладает высокой упругостью пара и малым коэффициентом диффузии. Недостатком данного способа является невозможность получения концентрации р-типа проводимости даже порядка 1017 см-3 с использованием Сd при температурах выше 670оС, так как давление паров Cd на порядок выше давления паров Zn. Кроме того, при легировании магнием в расплаве образуется окисный слой, который является причиной полного смачивания поверхности подложки в процессе надвига расплава на последнюю, что приводит к ухудшению морфологии эпитаксиального слоя. Введение в расплав в качестве геттера кислорода редкоземельных элементов (РЗЭ) - иттербия, диспрозия, гадолиния и др. приводит вследствие вхождения РЗЭ в растущий слой к рассогласованию параметров решетки в контактирующих эпитаксиальных слоях. Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ изготовления полупроводниковых структур на основе соединений типа AIIIBV методом жидкофазной эпитаксии, включающий отжиг раствора-расплава, введение в него легирующей примеси Zn, создание пересыщения и выращивание эпитаксиального слоя [2]. При температуре плавления растворителя Zn легко покидает расплав, при этом пары Zn легируют соседние жидкие фазы, а навеска Zn теряет свой вес. Техническим результатом изобретения является снижение упругости паров легирующего элемента. Технический результат достигается тем, что в качестве легирующей примеси используют соединения AIIB2V и A3IIB2V для выращивания слоя р-типа проводимости и A2IIIB3VI для выращивания слоя n-типа проводимости, при этом состав жидкой фазы формируют с предварительным учетом веса легирующих элементов AIII и BV, входящих в соединения AIIB2V(A3IIB2V) и A2IIIB3VI. Сущность изобретения поясняется следующим. Вместо летучих химических элементов цинка, теллура, серы, селена в изобретении используют соединения типа AIIB2V, (ZnP2, ZnAs2), A3IIB2V, (ZnP2, Zn3As2), как акцепторную примесь, и A2IIIB3VI (Ga2Te3, Ga2S3, Ga2Se3), как донорную примесь. Указанные полупроводниковые соединения тугоплавки (см. табл.1), они помещаются в раствор-расплав после его предварительной гомогенизации: с ростом температуры соединения постепенно растворяются в расплаве, что позволяет точно контролировать содержание примеси в жидкой фазе и, как следствие этого, устраняется легирование других растворов-расплавов через паровую фазу. Кроме того, указанные соединения можно вводить путем сбрасывания из специального контейнера в жидкую фазу непосредственно за 5-10 мин перед процессом наращивания эпитаксиального слоя. Оба варианта легирования дают одинаково хорошие результаты, что приводит к увеличению выхода годных структур. П р и м е р 1. По предложенному способу в кассете пенального типа формируют раствор-расплав по навескам, представленным в табл.2 (1), но без легирующих примесей при температуре 764оС в течение 30 мин в атмосфере водорода с точкой росы не выше - 70оС. Затем систему охлаждают до комнатной температуры, после отжига в кассету помещают подложку арсенида галлия (GaAs), в растворы-расплавы вводят легирующие примеси Ga2Te3 и ZnP2, включают продувку водорода и через 30 мин реактор вдвигают в печь с температурой 764оС, через 20 мин система достигает заданной температуры и включают систему охлаждения. По достижении Т = 750оС подложку подвигают под первый раствор-расплав и выращивают первый эмиттерный слой (Э1) n-типа, затем подложку по очереди перемещают под четырьмя нелегированными расплавами и одним легированным расплавом. Из шестого раствора выращивают эмиттерный слой (Э2) р-типа. Выращивание слоев проводят из пересыщенных жидких фаз. На выращенных структурах определялись концентрации электронов и дырок соответственно Э1 и Э2 методом Ван-дер-Пау. После формирования металлизированных контактов определялось удельное сопротивление. Из полученных структур изготавливались лазерные диоды. На электронном микроскопе определялось положение р-n-перехода. Все полученные данные приведены в табл.2 (1). Положение р-n-перехода находится в дополнительном слое справа от границы с волноводом на 0,1 мкм. П р и м е р 2. Выращивание структур проводят так же, как и в примере 1, но вместо ZnP2 вводят Zn = 0,6 мг (табл.2, 2). Положение р-n-перехода проникает в активную область гетероструктуры. П р и м е р 3. Выращивание структур проводят так же, как и в примере 2, только навеску цинка в расплав вводят в количестве 0,3 мг. Положение р-n-перехода еще находится в волноводе, но NЭ2 концентрация легирующей примеси во втором эмиттере падает с 5 1017 до 2 1017 см-3 (табл.2, 3). П р и м е р 4. Выращивание структур проводят так же, как и в примере 1, но ZnP2 = 1,2 мг вводят в раствор-расплав путем сбрасывания из специального контейнера за 10 мин до выращивания р-слоя. Положение р-n-перехода так же, как и в примере 1, находится в заданном месте стоп-слоя (табл.2, 4). П р и м е р 5. Выращивание структур проводят в таких же технологических условиях, как и в примере 1, но выращивают один нелегированный эпитаксиальный слой Ga0,5In0,5P (табл.2, 5) и методом фотолюминесценции (ФЛ) определяют интенсивность и полуширину краевой полосы излучения Ga0,5In0,5P. О том, что выращен высококачественный эпитаксиальный материал, можно судить по интенсивности и по форме спектра. Затем в кассету рядом с нелегированным рабочим расплавом помещали расплав, легированный цинком (Zn = 0,5 мг). По спектру ФЛ видно, что интенсивность краевой полосы уменьшилась, а полуширина спектра увеличилась, т.е. легирование эпитаксиального слоя идет через паровую фазу. В следующем эксперименте рядом с нелегированным расплавом помещают расплав, легированный ZnP2 (вес 1,2 мг). По спектру ФЛ он не отличается. П р и м е р 6. Выращивание структуры проводят так же, как и в примере 5, только в жидкую фазу добавляют 0,5 мг Zn и выращивают эпитаксиальный слой. В спектре образца р-типа наблюдается одна полоса, положение максимума которой сдвинуто на 15 мэВ в длинноволновую сторону по сравнению с полосой ФЛ нелегированного образца. Таким образом, на основании выше приведенных примеров можно сказать, что использование соединений AIIB2V, A3IIB2V и A2IIB3VI для легирования полупроводниковых структур вместо элементарных легирующих материалов, например цинка и теллура, существенно упрощает технологию выращивания структур с заданным положением p-n-перехода. Данное обстоятельство приводит при всех прочих равных технологических условиях к уменьшению пороговой плотности тока и возрастанию дифференциальной квантовой эффективности в гетеролазерах, что ведет к увеличению процента выхода годных приборов в 1,5-2 раза.Формула изобретения
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СТРУКТУР НА ОСНОВЕ СОЕДИНЕНИЙ AIII BV МЕТОДОМ ЖИДКОФАЗНОЙ ЭПИТАКСИИ, включающий отжиг раствора-расплава, введение в него легирующей примеси, создание пересыщения и выращивание эпитаксиального слоя, отличающийся тем, что в качестве легирующей примеси используют соединения типа AIIBV2 или AI3IBV2 для выращивания слоев p-типа проводимости и AI2IIBV3I для выращивания слоя n-типа проводимости, при этом состав жидкой фазы формируют с предварительным учетом массы легирующих элементов и элементов АIII и ВV, входящих в соединения AIIBV2, AI3IBV2 и AI2IIBV2I.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2
Похожие патенты:
Реактор для плазменного осаждения // 2008741
Изобретение относится к плазменной технике и может быть использовано при конструировании установок для плазменного осаждения материалов в микроэлектронике, в частности при формировании антиадгезионных покрытий на фотошаблонах
Способ изготовления полупроводниковых слоев // 1839713
Изобретение относится к электронной технике и направлено на улучшение качества слоев за счет повышения концентрации носителей в них и повышения воспроизводимости их параметров, что достигается тем, что в способе получения эпитаксильных слоев арсенида галлия p-типа проводимости методом пиролиза металлорганических соединений галлия в среде водорода эпитаксиальное наращивание проводят в присутствии избытка арсина при соотношении концентраций мышьяка и галлия в газовой фазе 5 35
Способ формирования пленок двуокиси кремния // 1820782
Изобретение относится к микроэлектронике, в частности к технологии осаждения пленок двуокиси кремния из газовой фазы, и может быть использовано при производстве сверхбольших интегральных схем
Способ формирования пленок двуокиси кремния // 1820781
Изобретение относится к технологии изготовления электронной техники, в частности к технологии осаждения пленки двуокиси кремния из газовой фазы, и может быть использовано для создания диэлектрических слоев при производстве сверхбольших интегральных схем
Изобретение относится к микроэлектронике, а более конкретно - к технологии осаждения пленок кремния из газовой фазы, и может быть использовано при создании обкладок накопительных конденсаторов и формировании рельефного рисунка в технологических слоях
Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано при получении методом пиролитического синтеза эпитаксиальных структур для изготовления интегральных схем и приборов СВЧ - электроники
Изобретение относится к полупроводниковой технологии, в частности к изготовлению источников света с излучением в фиолетовой области спектра
Способ получения пленок оксида кадмия // 1649956
Изобретение относится к электронной технике, а именно к технологии получения пленок оксида кадмия на инородных подложках, и может быть использовано при формировании структур, содержащих тонкие слои полупроводниковых материалов с широкой запрещенной зоной в оптоэлектронике
Изобретение относится к технологическому оборудованию для автоматизированного производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем, в частности к устройствам газофазного наращивания слоев при быстром термическом воздействии
Изобретение относится к технологии получения полупроводниковых тонких пленок многокомпонентных твердых растворов и может использоваться при выращивании тонких пленок контролируемого состава, в том числе эпитаксиальных, из паровой фазы на разнообразных подложках
Изобретение относится к технологии получения пленок аморфного кремния
Тонкие пленки гидрогенизированного поликристаллического кремния и технология их получения // 2227343
Изобретение относится к новым материалам электроннной техники и технологии его получения