Способ изготовления полупроводниковой структуры молекулярно-лучевой эпитаксией и установка для сублимационной молекулярно-лучевой эпитаксии

Авторы патента:

Шенгуров Владимир Геннадьевич (RU)

Чалков Вадим Юрьевич (RU)

Шенгуров Дмитрий Владимирович (RU)

Денисов Сергей Александрович (RU)

H01L21/205 - разложением газовой смеси с выходом твердого конденсата или химическим осаждением

Владельцы патента RU 2473148:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского" (RU)

Изобретение относится к микроэлектронике. Техническим результатом изобретения является повышение качества полупроводниковых структур и расширение функциональных возможностей способа и установки за счет реализации возможности и получения многослойных структур с широким диапазоном концентраций легирующих примесей при относительно низких температурах роста. Способ и устройство основаны на резистивном испарении напыляемых материалов и реализуют формирование легированного слоя полупроводниковой структуры путем одновременного испарения основного нелегированного материала и основного материала, легированного примесью. Для повышения качества структуры при формировании легированного слоя полупроводниковой структуры поддерживают постоянной плотность потока основного материала путем подбора электрического тока, пропускаемого через источник основного нелегированного материала, и электрического тока, пропускаемого через источник основного материала, легированного примесью. Установка молекулярно-лучевой эпитаксии содержит расположенные в камере роста, по меньшей мере, два резистивных источника напыляемого материала, подключенных к соответствующим блокам питания, которые выполнены управляемыми и соединены с программным устройством, при этом один источник выполнен из основного нелегированного материала, а другой - из основного материала, легированного примесью. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к технике получения пленок в вакууме и может быть использовано для изготовления молекулярно-лучевым осаждением многослойных структур со слоями разного типа проводимости при производстве полупроводниковых приборов и интегральных схем, в частности, на основе кремния.

Настоящее изобретение направлено на создание способа и установки вакуумного напыления полупроводниковых структур с применением в ростовой камере нескольких источников напыляемых материалов, один из которых предназначен для формирования матричного слоя полупроводниковой структуры, а другие - для легирования слоев конкретными примесями.

В настоящее время для изготовления полупроводниковых структур с наноразмерами, особенно на основе кремния, уделяется большое внимание совершенствованию способов, основанных на молекулярно-лучевой эпитаксии, в которых потоки напыляемых материалов формируют путем термического испарения. Известные способы молекулярно-лучевой эпитаксии отличаются устройствами, используемыми для формирования потока испаряемого материала.

Известны установки для изготовления многослойных полупроводниковых структур, содержащие расположенные в ростовой камере тигли с напыляемыми материалами, испаряемыми электронно-лучевой пушкой.

В установке для напыления кремний-германиевых гетероструктур, известной по RU 2407103 С1, 20.12.2010, испарение кремния ведут в автотигельном режиме из кремниевого расплава в твердой кремниевой оболочке, а испарение германия - из германиевого расплава в кремниевом вкладыше, представляющем собой выработанный ранее полый остаток, образовавшийся в результате испарения кремния в автотигельном режиме.

Известны установки, в которых сочетаются испарение напыляемых материалов электронно-лучевой пушкой и испарение резистивным нагревом. Так, известна установка, в которой для напыления матричного слоя используется электронно-лучевая пушка, а для формирования легированных слоев - источники в виде эффузионных ячеек с резистивно нагреваемыми тиглями, в каждый из которых помещен материал, являющийся легирующей примесью (J. Cryst. Growth, 1998, v.183, p.99). Контроль концентрации легирующей примеси в слоях осуществляется варьированием температуры эффузионной ячейки и положением заслонки, расположенной над ее выходным отверстием. Для управления потоком легирующей примеси используется квадрупольный масс-спектрометр. Особенностью эффузионных ячеек при использовании их для напыления полупроводниковых структур на основе кремния является то, что испарение примесного материала из нее происходит в виде потока молекул, а поскольку электрически активные состояния в решетке кремния могут занимать только одиночные атомы примесных элементов, то эффективность легирования определяется только долей одноатомных частиц в потоке примеси. Вероятность диссоциации многоатомных молекул примеси за время пребывания их в состоянии адсорбции или за время роста монослоя невелика, а встраивание их в кристалл кремния неизбежно приведет к генерации дефектов.

Известна установка для изготовления многослойной полупроводниковой структуры, содержащая расположенные в ростовой камере тигли с материалом, испаряемым электронно-лучевым испарителем, и сублимирующий резистивный источник для формирования легированных слоев, выполненный в виде арки (J. Appl. Phys., 1995, v.78, р. 937). Концентрация легирующей примеси в формируемом слое варьируется путем изменения тока, пропускаемого через сублимирующий источник.

Установки, использующие электронно-лучевые испарители, имеют ряд недостатков. Нагрев испаряемого материала настолько интенсивен (1500-1600°С), что в этих установках возникает интенсивный нагрев стенок камеры роста и всей внутренней арматуры камеры. Это затрудняет получение достаточно чистых слоев из-за испарения газов из материала конструктивных элементов. Кроме того, малые изменения в характеристиках электронно-лучевого испарителя могут вызвать существенные изменения (вариации) скорости испарения, что требует дополнительного контроля. В процессе испарения напыляемого материала генерируются высокоэнергетичные частицы и рентгеновские лучи, отрицательно влияющие на качество напыляемых слоев, а при повышенной скорости испарения на поверхности растущего слоя образуются дефекты в виде капель.

Одним из способов, применяемым для выращивания эпитаксиальных слоев совершенной структуры, является способ, основанный только на сублимации напыляемого материала путем резистивного нагрева источника испаряемого материала. Достоинством этого способа является то, что при резистивном нагреве источников напыляемого материала можно резко изменять их температуры и, тем самым, изменять концентрации примесей в структуре путем варьирования скорости эпитаксии. Возможность резко изменять температуру источников позволяет также изменять скорость захвата примеси растущим слоем. Этот способ характеризуется возможностью получения более совершенных полупроводниковых структур за счет возможности генерации источником напыляемого материала осаждаемых частиц, в основном атомарных, а также за счет уменьшения вероятности загрязнения выращиваемых слоев примесями, образующимися вследствие повышения давления остаточных газов при испарении материала. Кроме того, установки вакуумного напыления, реализующие сублимационную молекулярно-лучевую эпитаксию, более просты конструктивно, более удобны в эксплуатации и достаточно дешевы.

Широко известен способ изготовления полупроводниковой структуры молекулярно-лучевой эпитаксией, основанный на испарении напыляемых материалов из твердого состояния, включающий нагрев подложки, на которой формируют полупроводниковую структуру, формирование слоев, в том числе легированных, путем резистивного нагрева электрическим током источников напыляемых материалов (например, Приборы и техника эксперимента, 2001, с.137). В соответствии с этим способом сначала формируют один слой полупроводниковый структуры путем резистивного нагрева электрическим током источника одного материала, например нелегированного, а затем формируют другой слой путем резистивного нагрева источника другого материала, например, из материала, легированного примесью. Для изменения концентрации донорной или акцепторной примесей в легированных слоях в процессе выращивания полупроводниковой структуры изменяют температуру подложки от низкой до высокой. Это связано с тем, что эффективность легирования определяется коэффициентом К_п переноса или коэффициентом К_и использования потока примеси, равными соответственно:

где N - концентрация примеси в эпитаксиальном слое, см^-3;

N_u - концентрация примеси в источнике Si, см^-3;

W - плотность потока примеси, ат/см²·с;

V_p - скорость роста слоя, см/сек,

а скорость V_p роста определяется температурой источника напыляемого материала. Поэтому управление уровнем легирования слоев в установке можно достичь только путем варьирования температуры подложки. Так, получение слоев n-типа проводимости с разной концентрацией примеси с использованием источников кремния, легированных фосфором, мышьяком, сурьмой, или р-типа проводимости из источников кремния, легированных галлием или алюминием, возможно лишь путем вариации температуры подложки от 500 до ~1000°С.

Установка для реализации этого способа содержит расположенные в камере роста подключенные к соответствующим блокам питания два резистивных источника напыляемых материалов, по меньшей мере, один из которых легирован примесью, а между подложкой и источниками расположен подвижный экран, установленный с возможностью перемещения от одного источника к другому при выращивании многослойных эпитаксиальных структур. Резистивные источники подключены к соответствующим блокам питания, выполненным неуправляемыми. Для получения легированных слоев с требуемой степенью легирования нагреватель подложки подключен к управляемому блоку питания.

Недостаток известного способа и установки для его реализации связан с тем, что при используемом в ней управлении эффективностью легирования, требующей для определенных примесей повышения температуры подложки, происходит увеличение или снижение десорбции части примесных атомов, падающих на поверхность растущего слоя, и, как следствие, усиление диффузии примеси при высоких температурах подложки и размытие профиля распределения концентрации легирующей примеси на границе слоев. Это снижает качество формируемой полупроводниковой структуры. Кроме того, в известной установке для получения полупроводниковой структуры на основе кремния резистивный источник содержит одну, вполне определенную, электрически активную в кремнии примесь III (P, As, Sb) или V (В, Al, Ga) групп Периодической системы, и в ней нельзя получить многослойные структуры на основе кремния, которые содержали бы слои р-типа проводимости с разной концентрацией примеси из источника кремния, легированного бором.

Техническим результатом, достигнутым при использовании настоящего изобретения, является повышение качества изготовляемых полупроводниковых структур и расширение функциональных возможностей способа и установки за счет реализации возможности получения многослойных структур с широким диапазоном концентраций легирующих примесей при относительно низких температурах роста.

Технический результат достигается тем, что в способе изготовления полупроводниковой структуры молекулярно-лучевой эпитаксией, основанном на испарении напыляемых материалов из твердого состояния, включающем формирование легированного слоя путем резистивного нагрева электрическим током источника материала, легированного примесью, формирование легированного слоя полупроводниковой структуры осуществляют одновременным испарением основного нелегированного материала и основного материала, легированного примесью.

Для повышения качества изготовляемой структуры при формировании легированного слоя полупроводниковой структуры поддерживают постоянной плотность потока основного материала путем подбора электрического тока пропускаемого через источник основного нелегированного материала, и электрического тока, пропускаемого через источник основного материала, легированного примесью.

При этом целесообразно при уменьшении или увеличении тока через источник основного нелегированного материала соответственно увеличивать или уменьшать электрический ток через источник материала, легированного примесью.

Технический результат достигается тем, что в установке молекулярно-лучевой эпитаксии для изготовления полупроводниковой структуры, содержащей расположенные в камере роста два резистивных источника напыляемого материала, подключенных к соответствующим блокам питания, а также установленный между подложкой и источниками перемещаемый экран, блоки питания резистивных источников выполнены управляемыми и соединены с программным устройством, при этом один источник выполнен из основного нелегированного материала, а другой - из основного материала, легированного примесью.

Целесообразно в качестве программного устройства использовать компьютер, соединить его вход через многоканальный аналого-цифровой преобразователь с каждым блоком питания и подключить один его выход через многоканальный цифроаналоговый преобразователь к управляемому входу каждого из блоков питания.

Источники напыляемых материалов желательно расположить вдоль одной линии и отделить друг от друга неподвижно установленными экранами.

В другом варианте установки для многих практических применений в нее введен дополнительный источник основного материала, легированный примесью, и дополнительный управляемый блок питания, который подключен к программному устройству.

В этой установке также в качестве программного устройства может быть использован компьютер, вход которого через многоканальный аналого-цифровой преобразователь соединен с каждым блоком питания, а выход через многоканальный цифроаналоговый преобразователь подключен к управляемому входу каждого из блоков питания.

В этом варианте источники напыляемых материалов тоже целесообразно расположить вдоль одной линии и отделить друг от друга неподвижно установленными экранами.

В основе изобретения лежит предложение использовать для формирования легированного слоя полупроводниковой структуры одновременно два резистивных источника - и источник из нелегированного основного материала и источник из основного материала, легированного примесью. Этот прием позволяет изменять плотность потока легирующей примеси на поверхности растущего слоя при поддержании постоянной температуры подложки, обеспечивая постоянство потока основного материала на подложку и, в то же время, изменяя количественное содержание примеси, падающей на поверхность растущего слоя, при этом в процессе формирования полупроводниковой структуры резистивный источник основного нелегированного материала находится в рабочем режиме постоянно.

Поддержание постоянной и достаточно низкой температуры подложки исключает диффузию примеси в формируемом слое и способствует повышению качества изготовляемой полупроводниковой структуры. Постоянство плотности потока основного материала осуществляют варьированием тока, пропускаемого через резистивные источники, для чего последние подключают к управляемым блокам питания. Ток изменяют таким образом, что при уменьшении тока через источник основного нелегированного материала увеличивается ток через источник легированного материала и наоборот. При выращивании многослойной структуры с разной концентрацией легирующей примеси в слоях изменяют температуру источника основного материала, легированного примесью, а для сохранения постоянства скорости роста при переходе от роста одного слоя к другому одновременно изменяют и температуру источника основного нелегированного материала.

Алгоритм изготовления полупроводниковой структуры, включая изменения токов, пропускаемых через каждый источник, и время напыления при выращивании каждого слоя закладывается в программное устройство, в частности в компьютер, что позволяет автоматизировать процесс изготовления полупроводниковой структуры. Алгоритм разрабатывается на основе экспериментальных данных, полученных при разработке конкретной полупроводниковой структуры для конкретного прибора.

Изобретение поясняется фиг.1, на которой схематично изображена камера роста установки с тремя резистивными источниками, фиг.2 и фиг.3, на которых представлены установки с двумя и тремя резистивными источниками напыляемых материалов, а также фиг.4, на которой приведено распределение бора в тестовой многослойной структуре на основе кремния, легированного бором до различных концентраций.

Изображенная на фиг.1 установка включает камеру 1 роста, подложку 2 и три резистивных источника 3, 4 и 5, они расположены вдоль одной линии для упрощения расчета технологических режимов при изготовлении полупроводниковой структуры. При этом источник 4 выполнен из основного нелегированного материала, а источники 3 и 5 - из основного материала, легированного разными примесями. В частном случае источник 4 может быть выполнен из кремния, источник 3 - из кремния, легированного донорной примесью (Р, As, Sb), а источник 5 - из кремния, легированного акцепторной примесью (В, Al, Ga).

Источники 3 и 4 отделены друг от друга неподвижно установленным экраном 6, а источники 4 и 5 отделены друг от друга неподвижно установленным экраном 7.

Перемещаемый экран 8 расположен между подложкой 2 и резистивными источниками 3, 4 и 5.

В изображенном на фиг.2 варианте установка имеет источник 9 основного нелегированного материала и источник 10 основного материала, легированного примесью. Источники 9 и 10 подключены к регулируемым блокам 11 и 12 соответственно, а подложка 2 - к источнику питания 13.

Выходы и управляемые входы регулируемых блоков 11 и 12 соединены с программным устройством 14, в которое заложен алгоритм проведения технологических операций изготовления конкретной полупроводниковой структуры.

В приведенной на фиг.2 установке в качестве программного устройства 14 использован компьютер 15, выход которого через многоканальный цифроаналоговый преобразователь 16 подключен к управляемым входам блоков 11 и 12 питания для подачи сигналов на входы блоков 11 и 12 для регулирования и установки тока, пропускаемого через источники 9 и 10, в соответствии с требуемыми температурными режимами их испарения. Сигнал на вход компьютера 15 с блоков 11 и 12 поступает через многоканальный аналого-цифровой преобразователь 17.

Изображенный на фиг.3 вариант установки отличается от варианта, изображенного на фиг.2, наличием третьего источника 18 напыляемого материала, выполненного из основного материала, легированного другой примесью, нежели материал источника 10, и наличием третьего регулируемого блока 19 питания, подключенною к источнику 18. Блок 19 соединен с компьютером посредством цифроаналогового преобразователя 16 и аналого-цифрового преобразователя 17 аналогично блокам 11 и 12.

Источники 9, 10 и 18 расположены в камере 1 роста на токовводах следующим образом: в центре расположен источник 10, а по бокам - источники 9 и 18. Источник 9 подключен к блоку 11 питания, источник 10 - к блоку 12 питания, а источник 18 - к блоку 19 питания.

Реализация способа поясняется на установке, изображенной па фиг.3, при использовании источника 9 основного нелегированного материала, выполненного в виде бруска, вырезанного из слитка нелегированного кремния, источника 10 - в виде бруска из кремния, легированного донорной (Р), а источник 18 - в виде бруска из кремния, легированного акцепторной примесью (В). В качестве подложки 2 использован кремний с ориентацией Si(100).

Камеру 1 роста откачивают до давления <1·10^-7 Торр, включают блок 13 питания подложки 2 и нагревают ее пропусканием тока до температуры 1250°С и выдерживают при этой температуре в течение 10 минут. Одновременно включают блоки 11, 12, 19 питания источников 9, 10, 18. В соответствие с используемым технологическим режимом, заложенным в программу компьютера 15, с помощью блоков 11, 12, 19 питания повышают ток, пропускаемый через источники 9, 10 и 18 до величины тока, соответствующему температуре отжига (как правило ~1350°С), и выдерживают при этой температуре в течение 10 минут. После этого снижают температуру подложки 2 до ~500°С и начинают рост слоя n-типа. Для этого через компьютер 15, аналого-цифровой преобразователь 17 и цифроаналоговый преобразователь 16 с помощью блока 11 питания повышают ток, проходящий через источник 9 чистого кремния, до рабочей температуры (~1380°С). Одновременно с этим также через компьютер 15, аналого-цифровой преобразователь 17 и цифроаналоговый преобразователь 16 с помощью блока 12 питания понижают ток, проходящий через источник 10 кремния с донорной примесью (фосфором), до температуры ~1200°С. По достижении источниками 9 и 10 заданных температур открывают экран 8, отделяющий подложку 2 от источников 9, 10, и проводят рост слоя кремния n-типа проводимости толщиной 0,5 мкм. Источник 18 кремния с акцепторной примесью во время роста слоя n-типа выключен.

В процессе осаждения слоя токи, пропускаемые через источники 9 и 10, поддерживаются постоянными с помощью блоков 11, 12 питания, чтобы обеспечить постоянство суммарного потока атомов кремния из обоих источников с целью сохранения постоянства скорости роста слоя n-типа. После выращивания слоя n-типа выключают блок 12 питания источника 10. Снижают температуру источника 9 (чистого кремния) до ~1300°С и одновременно поднимают температуру источника 18 (бор) до ~1380°С и проводят осаждение слоя р-типа проводимости толщиной 0,5 мкм. При этом с помощью компьютера 15 через цифроаналоговый преобразователь 16 и аналого-цифровой преобразователь 17 регулируют токи, пропускаемые через источники 9 и 18 с помощью блоков питания 11 и 19, и достигают постоянства общего потока атомов кремния из этих источников с целью обеспечения постоянства скорости роста слоя р⁺-типа.

Повышение качества изготовляемых полупроводниковых структур и расширение функциональных возможностей установки за счет реализации возможности получения многослойных структур с широким диапазоном концентраций легирующих примесей при относительно низких температурах роста иллюстрируется нижеприведенными экспериментальными данными, полученными на установке, изображенной на фиг.2.

В качестве источника 9 использован нелегированный кремний с концентрацией бора ~10¹⁴ см^-3, а в качестве источника 10 - кремний, легированный бором с концентрацией бора ~5·10¹⁹ см^-3. В качестве подложки использована пластина, вырезанная из кремния с концентрацией бора ~4·10¹⁴ см^-3.

После термического отжига источников 9 и 10, проводимого для их обезгаживания, температура источника 9 повышалась до 1350°С, а температура источника 10 - до 1330°С, и растили первый слой 1 с концентрацией бора 4·10¹⁸ см^-3 на подложке 2 кремния Si(100). Затем снижали температуру источника 10 до ~1000°С, а температуру источника 9 повышали до 1380°С и растили второй слой II, в котором концентрация бора составила ≤1·10¹⁶ см^-3. После этого повышали температуру источника 10 до 1370°С, а температуру источника 9 снижали до 1300°С и растили третий слой III, получая в нем концентрацию бора ~1·10¹⁹ см^-3. После этого растили четвертый слой IV, аналогичный слою II, при тех же температурных режимах источников 9 и 10. После чего повышали температуру источника 9 до 1350°С, а температуру источника 10 снижали до температуры 1350°С и растили пятый слой V, в котором кремний легирован бором до концентрации 6·10¹⁸ см^-3.

Скорость роста слоев составляла ~1 мкм/час. Температуру подложки 2 в процессе роста этой многослойной структуры поддерживали постоянной, равной 500°С. На фиг.4 приведен профиль распределения концентрации бора в полученной структуре по ее глубине. Профиль измерен методом масс-спектрометрии вторичных ионов (SIMS) с пределом разрешения по бору до ~5·10¹⁶ см^-3. Как видно из фиг.4, концентрация бора в слоях изменяется в зависимости от температуры источников 9 и 10. Резкая граница между слоями указывает на отсутствие диффузии примеси (бора). Вариация концентрации бора в слоях широкая: от ~5·10¹⁶ см^-3 (нижний предел разрешения SIMS по бору) до ~1·10¹⁹ см^-3 (максимальная концентрация при переносе из такого источника).

На установке, изображенной на фиг.2, была выращена тестовая многослойная структура n⁺-n-р⁺(подложка), содержащая слои кремния, легированного донорной примесью (фосфором), до разного уровня. В качестве источника 9 нелегированного материала был использован кремний с концентрацией фосфора ~1·10¹³ см^-3, а в качестве источника 10 - кремний, легированный фосфором с концентрацией фосфора 1,5·10¹⁹ см^-3. Структуру выращивали при постоянной температуре подложки 2, равной 500°С.

При выращивании первого слоя (n-типа) источник 9 нелегированного кремния нагревали до 1360°С, а источник 10 легированного кремния - до 1320°С. После роста слоя n-типа толщиной 0,55 мкм проводили изменение температур источников: температуру источника 9 снижали до 1200°С, а температуру источника 10 повышали до 1370°С и растили слой n⁺-типа толщиной 0,3 мкм.

На выращенных структурах методом фотолитографии формировали диодные матрицы и проводили измерение их электрических параметров.

Вольт-амперная характеристика полученного диода практически не имела разброса по параметрам в отличие от диодов, полученных по известной технологии, а напряжение пробоя лежит в пределах 25-30 В, т.е. пробой резкий, в отличие от диодов, полученных по известной технологии. Достижение таких параметров диодов возможно за счет обеспечения резкого профиля концентрации примесей в слоях изготавливаемой структуры.

Таким образом, при использовании настоящего изобретения возможно расширение диапазона концентраций легирующих примесей в слоях многослойной кремниевой эпитаксиальной структуры, увеличение резкости профиля концентрации примеси на границе слоев и улучшение электрофизических и оптических характеристик выращенных полупроводниковых структур.

1. Способ изготовления полупроводниковой структуры молекулярно-лучевой эпитаксией, основанный на испарении напыляемых материалов из твердого состояния, включающий формирование легированного слоя путем резистивного нагрева электрическим током источника материала, легированного примесью, отличающийся тем, что формирование легированного слоя полупроводниковой структуры осуществляют одновременным испарением основного нелегированного материала и основного материала, легированного примесью.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при формировании легированного слоя полупроводниковой структуры поддерживают постоянной плотность потока основного материала путем подбора электрического тока, пропускаемого через источник этого материала, и электрического тока, пропускаемого через источник материала, легированного примесью.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что при уменьшении или увеличении тока через источник нелегированного материала соответственно увеличивают или уменьшают электрический ток через источник материала, легированного примесью.

4. Установка молекулярно-лучевой эпитаксии для изготовления полупроводниковой структуры, содержащая расположенные в камере роста два резистивных источника напыляемого материала, подключенных к соответствующим блокам питания, а также установленный между подложкой и источниками перемещаемый экран, отличающаяся тем, что блоки питания выполнены управляемыми и соединены с программным устройством, при этом один источник выполнен из основного нелегированного материала, а другой - из основного материала, легированного примесью.

5. Установка по п.4, отличающаяся тем, что в качестве программного устройства использован компьютер, вход которого соединен через многоканальный аналого-цифровой преобразователь с каждым блоком питания, а выход через многоканальный цифроаналоговый преобразователь подключен к управляемым входам блоков питания.

6. Установка по п.4, отличающаяся тем, что источники напыляемых материалов расположены вдоль одной линии и отделены друг от друга неподвижно установленными экранами.

7. Установка по п.4, отличающаяся тем, что в нее введен дополнительный источник основного материала, легированный примесью, и дополнительный управляемый блок питания, подключенный к программному устройству.

8. Установка по п.7, отличающаяся тем, что в качестве программного устройства использован компьютер, вход которого соединен через многоканальный аналого-цифровой преобразователь с каждым блоком питания, а выход через многоканальный цифроаналоговый преобразователь подключен к управляемым входам блоков питания.

9. Установка по п.7, отличающаяся тем, что источники напыляемых материалов расположены вдоль одной линии и отделены друг от друга неподвижно установленными экранами.

Изобретение относится к установкам и способам эпитаксиального выращивания монокристаллов осаждением из паровой или газовой фазы. .

Сублимационный источник напыляемого материала для установки молекулярно-лучевой эпитаксии // 2449411

Изобретение относится к технологическому оборудованию для нанесения полупроводниковых материалов на подложку эпитаксиальным наращиванием и может быть использовано при изготовлении различных полупроводниковых приборов микро- и оптоэлектроники.

Способ производства кремниевой пленки на поверхности субстрата осаждением паров // 2438211

Изобретение относится к солнечным элементам и к новому использованию тетрахлорида кремния. .

Устройство и способ для управления температурой поверхности подложки в технологической камере // 2435873

Изобретение относится к устройству и способу управления температурой поверхности, по меньшей мере, одной подложки, лежащей в технологической камере реактора CVD. .

Полупроводниковая сэндвич-структура 3с-sic/si, способ ее получения и чувствительный элемент мембранного типа с ее использованием // 2395867

Способ получения пленки нитрида алюминия на сапфировой подложке и установка для его осуществления // 2388107

Изобретение относится к технологии получения пленок нитрида алюминия. .

Способ плазменного осаждения полимерных покрытий и установка для его осуществления // 2382119

Изобретение относится к способу и устройству плазменного осаждения полимерных покрытий. .

Способ самоорганизующейся эндотаксии моно 3c-sic на si подложке // 2370851

Изобретение относится к области полупроводникового приборостроения и может быть использовано преимущественно для изготовления высокотемпературных датчиков физических величин.

Способ изготовления полупроводникового прибора // 2368031

Изобретение относится к области полупроводниковой техники и может быть использовано при изготовлении таких приборов как, например, гетеропереходные полевые транзисторы (НЕМТ), биполярные транзисторы (BJT), гетеробиполярные транзисторы (НВТ), p-i-n диоды, диоды с барьером Шотки и многие другие.

Полупроводниковая подложка, полупроводниковое устройство и способ получения полупроводниковой подложки // 2368030

Изобретение относится к полупроводниковым структурам, полученным на полупроводниковой подложке с пониженной плотностью пронизывающих дислокаций. .

Устройство для каталитического химического осаждения из паровой фазы // 2486283

Изобретение относится к устройству для каталитического химического осаждения из паровой фазы и может быть использовано для формирования пленки на подложке

Гетероструктуры sic/si и diamond/sic/si, а также способы их синтеза // 2499324

Изобретение относится к сфере производства гетероэпитаксиальных структур, которые могут быть использованы в технологии изготовления элементов полупроводниковой электроники, способных работать в условиях повышенных уровней радиации и высоких температур. Гетероэпитаксиальную полупроводниковую пленку на монокристаллической подложке кремния выращивают методом химического осаждения из газовой фазы. Проводят синтез гетероструктуры SiC/Si на монокристаллической подложке кремния в горизонтальном реакторе с горячими стенками путем формирования переходного слоя между подложкой и пленкой карбида кремния со скоростью не более 100 нм/ч при нагреве упомянутой подложки до температуры от 700 до 1050°C с использованием газовой смеси, содержащей 95-99% водорода и в качестве источников кремния и углерода SiH4, C2H6, С3Н8, (CH3)3SiCl, (CH3)2SiCl2, при этом C/Si≥2, и формирования монокристаллической пленки карбида кремния с помощью подачи в реактор парогазовой смеси водорода и CH3SiCl3 при поддержании в реакторе абсолютного давления в диапазоне от 50 до 100 мм рт.ст. В качестве подложки кремния используют пластину, имеющую угол наклона относительно кристаллографического направления (111) в направлении (110) от 1 до 30 угловых градусов и в направлении (101) от 1 до 30 угловых градусов. Обеспечивается улучшение совместимости двух материалов слоя карбида кремния и подложки кремния с различным периодом кристаллических решеток, при этом понижаются механические напряжения в гетероструктуре и получаются более низкие плотности дефектов в слое карбида кремния. 6 н.п. ф-лы, 4 ил., 3 пр.

Способ выращивания полупроводника и полупроводниковое устройство // 2520283

Группа изобретений относится к полупроводниковым материалам. Способ (вариант 1) включает обеспечение реакционной камеры, обеспечение полупроводниковой подложки, обеспечение прекурсорного газа или газов, выполнение эпитаксиального CVD выращивания легированного полупроводникового материала на подложке в реакционной камере для формирования первого слоя, продувку реакционной камеры газовой смесью, включающей водород и газ, содержащий галоген, с обеспечением уменьшения эффекта памяти легирующей примеси без удаления сопутствующего осажденного слоя из зоны реакции и выполнение эпитаксиального CVD выращивания легированного полупроводникового материала на указанной подложке в реакционной камере для формирования второго слоя. Полупроводниковое устройство содержит полупроводниковый материал, полученный упомянутым способом. Способ (вариант 2) включает введение новой полупроводниковой подложки в указанную реакционную камеру после выполнения указанного процесса продувки и выполнение эпитаксиального CVD выращивания легированного полупроводникового материала на указанной новой полупроводниковой подложке. Обеспечивается воспроизводимость электрических свойств при выращивании полупроводниковых материалов. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл., 1 пр.

Способ получения гетероэпитаксиальных пленок карбида кремния на кремниевой подложке // 2521142

Изобретение относится к технологии получения полупроводниковых материалов и может быть использовано при создании полупроводниковых приборов. Изобретение позволяет упростить технологию получения применением одной поликристаллической мишени, улучшить качество пленок за счет высокой адгезии. Способ получения гетероэпитаксиальных пленок карбида кремния на кремниевой подложке включает получение пленки на поверхности подложки ионно-плазменным магнетронным распылением одной поликристаллической мишени карбида кремния при нагреве подложки до температуры 950-1400°C в атмосфере Ar. 3 ил.

Способ свч плазменного формирования пленок кубического карбида кремния на кремнии (3с-sic) // 2538358

Изобретение относится в технологии производства пленок карбида кремния на кремнии, которые могут быть использованы в качестве подложек или функциональных слоев при изготовлении приборов полупроводниковой электроники, работающих в экстремальных условиях - повышенных уровнях радиации и температур. Техническим результатом изобретения является превращение технологического процесса в одну технологическую операцию с изменением технологической среды ее проведения, а также возможность получения толстых слоев 3C-SiC. В способе плазменного формирования пленок кубического карбида кремния на кремнии очистку поверхности кремниевой пластины, формирование слоя нанопористого кремния и осаждение слоя 3C-SiC проводят в одной технологической операции в несколько стадий - очистку поверхности и формирование слоя нанопористого кремния проводят с помощью СВЧ плазменной очистки и травления поверхности кремниевой пластины с использованием газов CF4 и O2, а осаждение слоя 3C-SiC проводят с помощью СВЧ плазменного синтеза с использованием газов SiF4 (SiH4), CF4 и Н2, все технологические операции проводят в СВЧ плазме пониженного давления 1·10-4÷10 Торр, температуре предметного столика 600÷250°C и его электрическом смещении от минус 10 В до минус 300 В.

Способ получения эпитаксиального слоя бинарного полупроводникового материала на монокристаллической подложке посредством металлоорганического химического осаждения из газовой фазы // 2548578

Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано в производстве эпитаксиальных структур полупроводниковых соединений А3В5 и соединений А2В6 методом химического газофазного осаждения из металлоорганических соединений и гидридов. В способе получения эпитаксиального слоя бинарного полупроводникового материала на монокристаллической подложке посредством металлоорганического химического осаждения из газовой фазы используют реактор с круглой, относительно центральной вертикальной оси реакционной камерой, горизонтально расположенный подложкодержатель, установленный в реакционной камере с возможностью вращения относительно упомянутой оси, круглый экран, установленный в упомянутой реакционной камере на расстоянии приблизительно 15÷40 миллиметров над упомянутым подложкодержателем и имеющий больший диаметр, нежели упомянутый подложкодержатель, в котором поддерживают предварительно заданную температуру равномерно вращающегося подложкодержателя, по меньшей мере, два реакционных газа раздельно подают в различные радиальные секторы реакционной камеры, при этом, реакционные газы и транспортный газ подают таким образом, чтобы обеспечить течение их в радиальном направлении внутри реакционной камеры с равной скоростью на одном диаметре во всех ее секторах. Технический результат - улучшение качества гетероэпитаксиальных структур. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ изготовления полупроводниковой гетероструктуры // 2570099

Изобретение относится к электронной технике. Способ изготовления полупроводниковой гетероструктуры для мощного полевого транзистора СВЧ включает расположение предварительно обработанной монокристаллической полуизолирующей подложки арсенида галлия на подложкодержатель в реакторе газофазной эпитаксии, запуск газа-носителя - водорода, нагрев подложкодержателя до рабочей температуры, запуск ростовых технологических газов и последующее наращивание в едином технологическом цикле последовательности слоев заданной полупроводниковой гетероструктуры. Каждый из последовательности слоев заданной полупроводниковой гетероструктуры - буферный слой GaAs, донорный слой n+-GaAs, спейсерный слой GaAs, канальный слой InyGa1-yAs, спейсерный слой AlxGa1-xAs, донорный слой n+-AlxGa1-xAs, барьерный слой AlxGa1-xAs, стоп-слой InzGa1-zP, барьерный слой AlxGa1-xAs, градиентный слой n+-AlxGa1-xAs, контактный слой n+-GaAs - наращивают при определенных технологических режимах, причем содержание химических элементов x, y, z определяются неравенствами 0,20≤x≤0,24, 0,21≤y≤0,28, 0,48≤z≤0,51 соответственно. Изобретение обеспечивает снижение плотности дефектов и повышение выхода годных полупроводниковых гетероструктур, повышение выходной мощности и выхода годных полевого транзистора СВЧ. 5 табл.

Монокристаллический, полученный хогф, синтетический алмазный материал // 2575205

Изобретение относится к технологии получения монокристаллического, полученного химическим осаждением из газовой фазы (ХОГФ), синтетического алмазного материала, который может быть использован в качестве квантовых датчиков, оптических фильтров, частей инструментов для механической обработки и исходного материала для формирования окрашенных драгоценных камней. Алмазный материал имеет общую концентрацию азота непосредственно после выращивания, равную или превышающую 5 ч./млн, и однородное распределение дефектов, которое определяется одной или более из следующих характеристик: (i) общая концентрация азота, когда она отображается масс-спектрометрией вторичных ионов (МСВИ) по площади, равной или превышающей 50×50 мкм, используя область анализа 10 мкм или менее, обладает поточечной вариацией менее чем 30% от среднего значения общей концентрации азота, или когда она отображается посредством МСВИ по площади, равной или превышающей 200×200 мкм, используя область анализа 60 мкм или менее, обладает поточечной вариацией менее чем 30% от среднего значения общей концентрации азота; (ii) концентрация азотно-вакансионных дефектов (NV) непосредственно после выращивания равна или превышает 50 ч./млрд при измерении с использованием замеров УФ-видимого поглощения при 77 К, где азотно-вакансионные дефекты однородно распределены по алмазному материалу так, что при возбуждении с использованием источника лазерного излучения с длиной волны 514 нм с размером пятна равным или меньше чем 10 мкм при комнатной температуре с использованием 50 мВт лазера, работающего в непрерывном режиме, и отображаемая по площади, равной или превышающей 50×50 мкм, с интервалом данных менее 10 мкм, имеется низкая поточечная вариация, где отношение площадей интенсивностей азотно-вакансионных пиков фотолюминесценции между областями высокой интенсивности фотолюминесценции и областями низкой интенсивности фотолюминесценции составляет менее 2 для либо пика фотолюминесценции (NV0) при 575 нм, либо пика фотолюминесценции (NV-) при 637 нм; (iii) вариация в рамановской интенсивности такова, что при возбуждении с использованием источника лазерного излучения с длиной волны 514 нм (приводящему к рамановскому пику при 552,4 нм) с размером пятна, равным или меньше чем 10 мкм, при комнатной температуре с использованием 50 мВт лазера, работающего в непрерывном режиме, и отображаемая по площади, равной или превышающей 50×50 мкм, с интервалом данных менее 10 мкм, имеется низкая поточечная вариация, где отношение площадей рамановских пиков между областями низкой рамановской интенсивности и высокой рамановской интенсивности составляет меньше 1,25; (iv) концентрация азотно-вакансионных дефектов (NV) непосредственно после выращивания равна или превышает 50 ч./млрд при измерении с использованием замеров УФ-видимого поглощения при 77 К, где при возбуждении с использованием источника лазерного излучения с длиной волны 514 нм с размером пятна, равным или меньше чем 10 мкм, при 77 К с использованием 50 мВт лазера, работающего в непрерывном режиме, интенсивность при 575 нм, соответствующая NV0, превышает более чем в 120 раз рамановскую интенсивность при 552,4 нм, и/или интенсивность при 637 нм, соответствующая NV-, превышает более чем в 200 раз рамановскую интенсивность при 552,4 нм; (v) концентрация одиночных азотных дефектов замещения (Ns) равна или превышает 5 ч./млн, где одиночные азотные дефекты замещения однородно распределены по монокристаллическому, полученному ХОГФ, синтетическому алмазному материалу, так что используя характерное инфракрасное поглощение при 1344 см-1 и делая выборку площади больше чем площадь 0,5 мм2, вариация, выведенная делением стандартного отклонения на среднее значение, составляет менее 80%; (vi) вариация в интенсивности красной люминесценции, определенная посредством стандартного отклонения, разделенного на среднее значение, составляет менее 15%; (vii) среднее стандартное отклонение в концентрации нейтрального одиночного азота замещения составляет менее 80%; и (viii) интенсивность окраски, измеренная с использованием гистограммы изображения, полученного микроскопией, со средним уровнем яркости больше чем 50, где интенсивность окраски является однородной по монокристаллическому синтетическому алмазному материалу, так что вариация в сером цвете, характеризующаяся стандартным отклонением уровня яркости, разделенным на среднее значение уровня яркости, составляет менее 40%. Алмазный материал имеет высокое и однородное распределение общих азотных дефектов, одиночных азотных дефектов замещения Ns, азотно-вакансионных дефектов NV, не имеет полосчатости в условиях фотолюминесценции. Однородность достигается по всему алмазному материалу, выращенному в ходе одного цикла и от цикла к циклу выращивания. 19 з.п. ф-лы, 8 ил., 5 табл.

Способ выращивания пленки нитрида галлия // 2578870

Изобретение относится к способу выращивания пленки нитрида галлия путем автосегрегации на поверхности подложки-полупроводника из арсенида галлия и может быть использовано при изготовлении светоизлучающих диодов, лазерных светодиодов, а также сверхвысокочастотных транзисторных приборов высокой мощности. Подложку помещают в атмосферу прокачиваемого со скоростью 5-10 л/ч газа в виде газообразного азота или аргона с добавками азота и водорода, при этом осуществляют нагрев подложки до температуры 600-1100°С, выдержку при указанной температуре в течение 1-3 ч и охлаждение в печи. В частных случаях осуществления изобретения аргон с добавками азота и водорода содержит до 15% азота и до 4% водорода. Перед прокачкой газа подложку размещают в трубчатом алундовом тигеле, который помещают в кварцевую ампулу, при этом прокачку упомянутого газа осуществляют с одновременным нагревом подложки, выдержкой и охлаждением. Нагрев подложки осуществляют до 1050°С. Обеспечивается упрощение процесса выращивания пленок и снижение его длительности, а также получение ориентированных монокристаллических слоев разнообразных видов (иглы, нити, пластины). 3 з.п. ф-лы, 3 ил., 3 пр., 4 табл.

Способ изготовления полупроводниковой структуры // 2586009

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления полупроводниковых структур с низкой плотностью дефектов. В способе изготовления полупроводниковой структуры выращивание эпитаксиального слоя Si1-xGex производят со скоростью 10 нм/мин, при давлении 0,133 Па, температуре 750°C, расходе SiH4 - 10 см3/мин и соотношении концентраций смеси GeH4:SiH4=3-6%. Техническим результатом изобретения является снижение плотности дефектов, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных. 1 табл.