Способ изготовления полупроводниковых приборных структур, основанный на клонировании исходных подложек (варианты)



Способ изготовления полупроводниковых приборных структур, основанный на клонировании исходных подложек (варианты)
Способ изготовления полупроводниковых приборных структур, основанный на клонировании исходных подложек (варианты)
Способ изготовления полупроводниковых приборных структур, основанный на клонировании исходных подложек (варианты)
Способ изготовления полупроводниковых приборных структур, основанный на клонировании исходных подложек (варианты)
Способ изготовления полупроводниковых приборных структур, основанный на клонировании исходных подложек (варианты)
Способ изготовления полупроводниковых приборных структур, основанный на клонировании исходных подложек (варианты)
Способ изготовления полупроводниковых приборных структур, основанный на клонировании исходных подложек (варианты)
Способ изготовления полупроводниковых приборных структур, основанный на клонировании исходных подложек (варианты)
Способ изготовления полупроводниковых приборных структур, основанный на клонировании исходных подложек (варианты)
Способ изготовления полупроводниковых приборных структур, основанный на клонировании исходных подложек (варианты)
Способ изготовления полупроводниковых приборных структур, основанный на клонировании исходных подложек (варианты)
Способ изготовления полупроводниковых приборных структур, основанный на клонировании исходных подложек (варианты)

 


Владельцы патента RU 2546858:

Шретер Юрий Георгиевич (RU)
Ребане Юрий Тоомасович (RU)
Миронов Алексей Владимирович (RU)

Изобретение относится к технологии кристаллических полупроводниковых структур. В способе изготовления отделяемых тонких эпитаксиальных слоев полупроводниковых кристаллов с полупроводниковыми приборными структурами подготавливают поверхность базовой полупроводниковой подложки к гомоэпитаксии, наносят на базовую подложку методом гомоэпитаксии тонкий эпитаксиальный слой полупроводника, идентичного базовой подложке, обрабатывают границу между базовой подложкой и тонким эпитаксиальным слоем с помощью сфокусированного лазерного излучения, формируя механически ослабленную границу, наносят приборную эпитаксиальную структуру на эпитаксиальный слой, наносят верхние контакты на приборную эпитаксиальную структуру, разделяют приборную эпитаксиальную структуру на отдельные чипы, таким образом, что вертикальный разрез проходит сквозь приборную эпитаксиальную структуру и эпитаксиальный слой и заканчивается вблизи механически ослабленной границы, прикрепляют приборную эпитаксиальную структуру, разделенную на отдельные чипы, к поддерживающей подложке, отделяют базовую подложку от приборной эпитаксиальной структуры, наносят нижние контакты на приборную эпитаксиальную структуру, полируют отделенную базовую подложку и передают ее в начало цикла для повторного использования. Изобретение обеспечивает неповреждающее отделение тонких эпитаксиальных слоев с приборными структурами при многократном использовании базовой подложки. 2 н. и 22 з.п.ф-лы, 12 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Группа изобретений относится к области технологии изготовления слоев полупроводниковых кристаллов и кристаллических полупроводниковых приборных структур. Предложенный способ изготовления отделяемых тонких эпитаксиальных слоев полупроводниковых кристаллов с полупроводниковыми приборными структурами можно условно назвать технологией клонирования (cloning technology) исходной подложки, поскольку сама подложка не расходуется, а только передает информацию о своей кристаллической структуре.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Обычная, известная в течение нескольких десятилетий, технология изготовления слоев полупроводниковых кристаллов и кристаллических полупроводниковых приборных структур состоит в выращивании на кристаллической подложке, толщиной несколько сотен микрон, тонких эпитаксиальных кристаллических слоев и кристаллических приборных структур, толщиной несколько микрон.

При таком подходе толщина эффективно используемой части кристалла, содержащей кристаллические приборные слои, составляет несколько процентов от толщины кристалла, служащего в качестве базовой подложки.

Это приводит к нерациональному расходу большей части кристаллического материала, используемой в качестве базовой подложки. Кроме этого, толстая базовая подложка затрудняет отвод тепла от тонких приборных слоев и может создавать нежелательные механические и термомеханические напряжения в приборных слоях.

Для повышения эффективности использования кристаллического материала было предложено отделять тонкие кристаллические слои и кристаллические приборные структуры, от базовых кристаллических подложек, с последующим переносом этих тонких слоев на поддерживающие подложки.

Так для отделения кристаллических слоев с приборными структурами от базовой подложки, в US 6355497 было предложено использовать модифицированный метод латерального эпитаксиального заращивания (ELOG) и удаляемый химическим травлением освобождающий слой.

В US 6380108 предлагалось использовать тонкие кристаллические слои, выращенные методом пендеоэпитаксии на кристаллических столбиках, для обеспечения их последующего отделения за счет разрушения столбиков под действием термомеханических напряжений.

В US 8030176 B2 предлагалось наращивать и отделять тонкие кристаллические пленки от базовой подложки при помощи ионной имплантации и переноса отделенных тонких пленок на поддерживающую подложку.

В US 8263984 было предложено использовать ионную имплантацию для отделения и переноса тонкой кристаллической пленки нитрида галлия с исходной толстой подложки на поддерживающую подложку с последующим наращиванием тонкой пленки на поддерживающей подложке до толщины исходной подложки и удалением поддерживающей подложки с помощью химического травления. Этот процесс позволяет многократное циклическое повторение и может использоваться для производства подложек нитрида галлия.

В US 8263984 предлагалось использовать двойную ионную имплантацию и защитные маски для отделения и переноса тонких приборных структур на поддерживающую подложку.

В US 6562648 B1 и US 6448102 B1 было предложено использовать лазерное излучение, проходящее через прозрачную подложку, для отделения и переноса нитридных лазерных диодных структур на поддерживающую подложку.

В US 8148801 B2 было предложено использовать удаляемый с помощью лазерного излучения поглощающий слой AlxGayIn1-x-yN, расположенный между прозрачной нитридной подложкой и поверхностным слоем с приборными структурами, для отделения и переноса приборных структур на поддерживающую подложку.

Все предложенные выше способы изготовления отделяемых тонких слоев полупроводниковых кристаллов и приборных структур используют либо дорогостоящий метод латерального эпитаксиального заращивания (ELOG), либо повреждающий кристалл процесс ионной имплантации, либо лазерное излучение, проходящее через прозрачную базовую подложку, что не позволяет использовать толстые базовые подложки, существенно поглощающие лазерное излучение.

Задачей изобретения является создание способа изготовления эпитаксиальных полупроводниковых приборных структур, обеспечивающего неповреждающее отделение тонких эпитаксиальных слоев с приборными структурами. Кроме того, задачей является обеспечение экономичного расхода полупроводниковых материалов и многократного использования базовой подложки.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Предложенный способ изготовления отделяемых тонких эпитаксиальных слоев полупроводниковых кристаллов с полупроводниковыми приборными структурами можно условно назвать технологией клонирования (cloning technology) исходной подложки, поскольку сама подложка не расходуется, а только передает информацию о своей кристаллической структуре.

Настоящее изобретение предлагает варианты способа изготовления отделяемых тонких эпитаксиальных слоев полупроводниковых кристаллов с полупроводниковыми приборными структурами, в которых используется лазерное излучение, проходящее сквозь тонкий кристаллический слой, выращенный методом гомоэпитаксии на толстой базовой подложке.

Для решения задачи предложено два варианта способа изготовления отделяемых тонких эпитаксиальных слоев полупроводниковых кристаллов с полупроводниковыми приборными структурами. В первом варианте способа подготавливают поверхность базовой полупроводниковой подложки к гомоэпитаксии путем ее химической очистки и химико-механической полировки,

- наносят на базовую подложку методом гомоэпитаксии тонкий эпитаксиальный слой полупроводника, идентичного базовой подложке,

- обрабатывают границу между базовой подложкой и тонким эпитаксиальным слоем с помощью сфокусированного лазерного излучения, проходящего сквозь эпитаксиальный слой и поглощающегося вблизи указанной границы, в результате чего формируют механически ослабленную границу,

- наносят приборную эпитаксиальную структуру на эпитаксиальный слой,

- наносят верхние контакты на приборную эпитаксиальную структуру,

- разделяют с помощью лазерной или механической резки приборную эпитаксиальную структуру на отдельные чипы, таким образом, что вертикальный разрез проходит сквозь приборную эпитаксиальную структуру и эпитаксиальный слой и заканчивается вблизи механически ослабленной границы,

- прикрепляют приборную эпитаксиальную структуру, разделенную на отдельные чипы, к поддерживающей подложке,

- отделяют с помощью приложения механического или термомеханического напряжения базовую подложку от приборной эпитаксиальной структуры,

- наносят нижние контакты на приборную эпитаксиальную структуру, разделенную на отдельные чипы и прикрепленную к поддерживающей подложке,

- механически полируют отделенную базовую подложку и передают ее в начало цикла для повторного использования.

Второй вариант способа изготовления отделяемых тонких эпитаксиальных слоев полупроводниковых кристаллов полупроводниковыми приборными структурами применим в случае прозрачной для лазерного излучения приборной эпитаксиальной структуры и содержит следующие этапы, на которых:

- подготавливают поверхность базовой полупроводниковой подложки к гомоэпитаксии путем ее химической очистки и химико-механической полировки,

- наносят на базовую подложку методом гомоэпитаксии тонкий эпитаксиальный слой полупроводника и приборную эпитаксиальную структуру, прозрачную для лазерного излучения,

- обрабатывают границу между базовой подложкой и тонким эпитаксиальным слоем с помощью сфокусированного лазерного излучения, проходящего сквозь эпитаксиальный слой с нанесенной эпитаксиальной структурой, и поглощающегося вблизи указанной границы, в результате чего формируют механически ослабленную границу,

- наносят верхние контакты на приборную эпитаксиальную структуру,

- разделяют с помощью лазерной или механической резки приборную эпитаксиальную структуру на отдельные чипы таким образом, что вертикальный разрез проходит сквозь приборную эпитаксиальную структуру и эпитаксиальный слой и заканчивается вблизи механически ослабленной границы,

- прикрепляют приборную эпитаксиальную структуру, разделенную на отдельные чипы, к поддерживающей подложке,

- отделяют с помощью приложения механического или термомеханического напряжения базовую подложку от приборной эпитаксиальной структуры,

- наносят нижние контакты на приборную эпитаксиальную структуру, разделенную на отдельные чипы и прикрепленную к поддерживающей подложке,

- механически полируют отделенную базовую подложку и передают ее в начало цикла для повторного использования.

В предпочтительном варианте осуществления обоих вариантов способа материалом эпитаксиальной структуры является полупроводниковое соединение или твердый раствор из элементов четвертой группы периодической таблицы элементов.

В другом предпочтительном варианте материалом эпитаксиальной структуры является полупроводниковое соединение или твердый раствор из элементов третьей и пятой групп периодической таблицы элементов.

В следующем предпочтительном варианте материалом эпитаксиальной структуры является полупроводниковое соединение или твердый раствор из элементов второй и шестой групп периодической таблицы элементов.

Материалом эпитаксиальной структуры также может являться полупроводниковое соединение или твердый раствор из элементов первой и седьмой групп периодической таблицы элементов.

Эпитаксиальная приборная структура может являться светодиодной структурой, лазерной структурой, структурой диодов Шоттки, структурой силовых биполярных диодов, структурой биполярных транзисторов, структурой полевых транзисторов или структурой высокочастотных полевых транзисторов с высокой подвижностью носителей заряда (HEMT).

В предпочтительном варианте поверхностью базовой полупроводниковой подложки, на которую методом гомоэпитаксии наносится приборная эпитаксиальная структура, является плоскость из систем плоскостей с индексами Миллера {111}, {001} и {011} в кубических полупроводниках или плоскости с индексами Миллера (0001), (000-1), (11-20), (10-10) и (1-102) в гексагональных полупроводниках.

В качестве лазера можно использовать газовый лазер с импульсной накачкой, имеющий длительность импульса в интервале от 10 фемтосекунд до 100 наносекунд, и плотность энергии сфокусированного лазерного излучения от 0,1 Дж/см2 до 10,0 Дж/см2.

В качестве лазера также можно использовать импульсный твердотельный лазер, имеющий длительность импульса в интервале от 10 фемтосекунд до 100 наносекунд, и плотность энергии сфокусированного лазерного излучения от 0,1 Дж/см2 до 10,0 Дж/см2.

Нанесение верхних и нижних контактов предпочтительно сопровождают нанесением защитных диэлектрических покрытий на основе аморфных или поликристаллических SiO2, Si3N4, Al2O3 или полимеров.

Нанесение верхних и нижних контактов также может сопровождаться химическим травлением, ионным травлением, ионно-химическим травлением и ионной имплантацией.

Приборная эпитаксиальная структура предпочтительно выполнена с возможностью многократного прикрепления к различным поддерживающим подложкам или отсоединения от различных поддерживающих подложек.

Предлагаемый способ не повреждает отделяемые тонкие слои полупроводниковых кристаллов и приборные структуры и позволяет повторно использовать базовую подложку после дополнительной полировки и подготовки ее поверхности к гомоэпитаксии. Кроме того, использование вариантов способа обеспечивает малый расход полупроводниковых материалов.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На Фиг.1 представлена блок-схема, иллюстрирующая десять этапов изготовления эпитаксиальных слоев полупроводниковых кристаллов с полупроводниковыми приборными структурами для случая произвольной приборной эпитаксиальной структуры.

На Фиг.2 представлена блок-схема, иллюстрирующая девять этапов изготовления эпитаксиальных слоев полупроводниковых кристаллов с полупроводниковыми приборными структурами для частного случая прозрачной для лазерного излучения приборной эпитаксиальной структуры. На Фиг.3 представлена схема, иллюстрирующая этап нанесения эпитаксиального слоя на базовую подложку согласно первому варианту осуществления способа.

На Фиг.4 представлена схема, иллюстрирующая этап лазерной обработки сквозь прозрачный эпитаксиальный слой согласно первому варианту осуществления способа.

На Фиг.5 представлена схема, иллюстрирующая этап нанесения приборной эпитаксиальной структуры на эпитаксиальный слой после лазерной обработки согласно первому варианту осуществления способа.

На Фиг.6 представлена схема, иллюстрирующая этап нанесения верхних контактов на приборную эпитаксиальную структуру.

На Фиг.7 представлена схема, иллюстрирующая этап разделения приборной эпитаксиальной структуры на чипы.

На Фиг.8 представлена схема, иллюстрирующая этап прикрепления приборной эпитаксиальной структуры к поддерживающей подложке.

На Фиг.9 представлена схема, иллюстрирующая этап отделения базовой подложки от приборной эпитаксиальной структуры.

На Фиг.10 представлена схема, иллюстрирующая этап нанесения нижних контактов на приборную эпитаксиальную структуру.

На Фиг 11 представлена схема, иллюстрирующая этап нанесения тонкого эпитаксиального слоя и приборной эпитаксиальной структуры согласно второму варианту осуществления способа.

На Фиг 12 представлена схема, иллюстрирующая этап лазерной обработки сквозь прозрачный эпитаксиальный слой и приборную эпитаксиальную структуру согласно второму варианту осуществления способа.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Предлагаемый способ, блок-схема которого представлена на Фиг.1, состоит из следующих этапов, показанных на Фиг.3-10. Сначала осуществляют подготовку поверхности базовой полупроводниковой подложки 1 к гомоэпитаксии путем ее химической очистки и химико-механической полировки. Затем наносят на базовую подложку 1 методом гомоэпитаксии тонкий эпитаксиальный слой 2 полупроводника, идентичного базовой подложке 1 (Фиг.3). После этого осуществляют лазерную обработку границы между базовой подложкой и тонким эпитаксиальным слоем 3 с помощью сфокусированного лазерного излучения 5, проходящего сквозь эпитаксиальный слой 2 и поглощающегося вблизи указанной границы 3 (Фиг.4). В результате лазерной обработки происходит преобразование границы 3 в механически ослабленную границу 4.

На эпитаксиальный слой 2 наносят приборную эпитаксиальную структуру 6 (Фиг.5). Затем на приборную эпитаксиальную структуру 6 наносят верхние контакты 7 (Фиг.6). Следующим этапом является разделение с помощью лазерной или механической резки приборной эпитаксиальной структуры 6 на эпитаксиальном слое 2 на отдельные чипы 9 (Фиг.7). При этом вертикальный разрез 8 проходит сквозь приборную эпитаксиальную структуру 6 и эпитаксиальный слой 2 и заканчивается вблизи механически ослабленной границы 4. После этого приборную эпитаксиальную структуру 6, разделенную на отдельные чипы 9, прикрепляют к поддерживающей подложке 10 (Фиг.8). Далее с помощью приложения механического или термомеханического напряжения отделяют базовую подложку от приборной эпитаксиальной структуры 6, разделенной на отдельные чипы 9 и прикрепленной к поддерживающей подложке 10 (Фиг.9). После этого на приборную эпитаксиальную структуру 6, разделенную на отдельные чипы 9 и прикрепленную к поддерживающей подложке 10, наносят нижние контакты 11 (Фиг.10). Полученная приборная эпитаксиальная структура 6 с верхними и нижними контактами, разделенная на отдельные чипы 9 и прикрепленная к поддерживающей подложке 10, является конечным продуктом предложенного способа изготовления полупроводниковых приборных структур. В заключении отделенную базовую подложку 1 подвергают механической полировке и передают ее в начало цикла для повторного использования.

В предлагаемом способе изготовления эпитаксиальных слоев полупроводниковых кристаллов с полупроводниковыми приборными структурами дорогостоящая базовая подложка 1 может быть использована многократного, поскольку потери материала базовой положки на этапе механической полировки могут быть полностью скомпенсированы на этапе нанесения эпитаксиального слоя 2 методом гомоэпитаксии.

В случае прозрачной для лазерного излучения приборной эпитаксиальной структуры предложен второй вариант способа изготовления эпитаксиальных слоев полупроводниковых кристаллов с полупроводниковыми приборными структурами, блок-схема которого представлена на Фиг.2. В этом случае этап нанесения тонкого эпитаксиального слоя 2 полупроводника на базовую подложку 1 методом гомоэпитаксии и этап нанесения приборной эпитаксиальной структуры 6 на эпитаксиальный слой 2 объединен в один этап (см. Фиг.11), а на этапе лазерной обработки границы 3, между базовой подложкой и тонким эпитаксиальным слоем 2, ее производят сквозь прозрачный эпитаксиальный слой 2, с нанесенной прозрачной эпитаксиальной структурой 6 (см. Фиг.12).

Преимущество предлагаемого способа изготовления эпитаксиальных слоев полупроводниковых кристаллов с полупроводниковыми приборными структурами перед обычными способами заключается в возможности многократного использования дорогостоящей базовой подложки для наращивания эпитаксиальных слоев методом гомоэпитаксии, возможность отделения тонких 2-100 мкм эпитаксиальных слоев с полупроводниковыми приборными структурами с помощью неповреждающего кристалл оптического лазерного облучения, и малый расход материалов, входящих в химическую структуру полупроводникового кристалла.

Настоящее изобретение будет прояснено ниже на нескольких примерах его осуществления. Следует отметить, что последующее описание этих примеров осуществления является лишь иллюстративным и не является исчерпывающим.

Пример 1. Изготовление эпитаксиального слоя нитрида галлия со светодиодной структурой.

Блок-схема изготовления эпитаксиального слоя нитрида галлия со светодиодной структурой представлена на Фиг.1 и более подробно на Фиг.3-10.

Процесс изготовления эпитаксиального слоя нитрида галлия со светодиодной структурой начинается с подготовки поверхности базовой подложки 1 нитрида галлия толщиной 500 мкм к гомоэпитаксии путем химической очистки и химико-механической полировки ее с-плоскости, т.е. плоскости с индексами Миллера (0001). В результате средняя шероховатость Ra, с-плоскости базовой подложки нитрида галлия снижается с исходного значения Ra=5-50 нм до величины Ra=0,1-5 нм.

Затем на с-плоскость базовой подложки 1 нитрида галлия методом газовой гомоэпитаксии наносится эпитаксиальный слой 2 нитрида галлия n-типа толщиной 2 мкм, легированный кремнием с концентрацией 1019 см-3 (см. Фиг.3). Затем производится лазерная обработка границы 3 между базовой подложкой 1 и тонким эпитаксиальным слоем с помощью сфокусированного импульсного излучения Nd YAG лазера 5 с длиной волны 1064 нм и длительностью 200 фс, проходящего сквозь эпитаксиальный слой 2 и поглощающегося вблизи указанной границы 3 из-за нелинейного поглощения света (см. Фиг.4). В результате лазерной обработки происходит преобразование границы 3 в механически ослабленную границу 4. Затем на эпитаксиальный слой 2 наносится светодиодная приборная структура 6, состоящая из контактного слоя GaN n-типа толщиной 0,5 мкм, легированного кремнием с концентрацией 1019 см-3, на который нанесен нелегированный активный слой нитрида галлия толщиной 0,1 мкм, с шестью In0.3Ga0.7N квантовыми ямами шириной 3,0 нм, на который нанесен барьерный слой из твердого раствора Al0.4Ga0.6N p-типа толщиной 0,02 мкм, легированный магнием с концентрацией 1019 см-3, на который нанесен контактный слой нитрида галлия p-типа толщиной 0,1 мкм, легированный магнием с концентрацией 1020 см-3 (см. Фиг.5). После этого на верхнюю поверхность светодиодной приборной структуры 6 наносятся верхние омические контакты 7 из прозрачного проводящего оксида индия и олова (см. Фиг.6). Далее производится разделение с помощью лазерной или механической резки светодиодной приборной структуры 6 на эпитаксиальном слое 2 на отдельные чипы 9 (см. Фиг.7). При этом вертикальный разрез 8 проходит сквозь светодиодную приборную структуру 6 и эпитаксиальный слой 2 и заканчивается вблизи механически ослабленной границы 4. Затем светодиодная приборная структура 6, разделенная на отдельные чипы 9, прикрепляется к поддерживающей подложке 10 (см. Фиг.8). После этого к светодиодной приборной структуре 6, прикрепленной к поддерживающей подложке 10, прикладывается механическое напряжение, вызывающее раскалывание механически ослабленной границы 4. В результате базовая подложка 1 нитрида галлия отделяется от светодиодной приборной структуры 6, прикрепленной к поддерживающей подложке 10 (см. Фиг.9). Затем на нижнюю поверхность эпитаксиального слоя 2, образовавшуюся в результате раскалывания механически ослабленной границы 4, наносятся нижние металлические омические контакты 11 (см. Фиг.10). Полученная в результате светодиодная приборная структура 6 с нанесенными верхними и нижними контактами, разделенная на отдельные чипы 9 и прикрепленная к поддерживающей подложке 10, является конечным продуктом в данном примере изготовления светодиодных приборных структур.

Отделенная базовая подложка после разрушения механически ослабленной границы 4 имеет шероховатость верхней поверхности 12 (см. Фиг.9), в пределах Ra=0,1-5 мкм. Механическая полировка снижает ее шероховатость до значения Ra=5-50 нм, необходимого для ее передачи в начало цикла для повторного использования.

Пример 2. Изготовление эпитаксиального слоя нитрида галлия со структурой диодов Шоттки.

Блок-схема изготовления эпитаксиального слоя нитрида галлия со структурой диодов Шоттки представлена на Фиг.2, более подробно способ проиллюстрирован на Фиг.11-12 и 5-10. Процесс изготовления эпитаксиального слоя нитрида галлия со структурой диодов Шоттки начинается с подготовки поверхности базовой подложки 1 нитрида галлия n-типа, легированной кремнием с концентрацией 2·1019 см-3 и с толщиной 1000 мкм, к гомоэпитаксии путем химической очистки и химико-механической полировки ее с-плоскости, т.е. плоскости с индексами Миллера (0001). В результате средняя шероховатость Ra, с-плоскости базовой подложки нитрида галлия, снижается с исходного значения Ra=5-50 нм до величины Ra=0,1-5 нм.

Затем на с-плоскость базовой подложки 1 нитрида галлия методом газовой гомоэпитаксии наносится эпитаксиальный слой 2 нитрида галлия n-типа толщиной 2 мкм, легированный кремнием с концентрацией 5·1018 см-3. Затем на эпитаксиальный слой 2 наносится приборная структура 6 диодов Шоттки, состоящая из слоя нитрида галлия n-типа толщиной 10 мкм, легированного кремнием с концентрацией 1017 см3, и слоя нелегированного нитрида галлия i-типа толщиной 2 мкм (см. Фиг.11).

Затем производится лазерная обработка границы 3 между базовой подложкой 1 и эпитаксиальным слоем 6 с помощью сфокусированного импульсного лазерного излучения CO2-лазера 5, с длиной волны 10,6 мкм и длительностью импульса 50 нс, проходящего сквозь эпитаксиальную приборную структуру 6 диодов Шоттки и поглощающегося в эпитаксиальным слое 2 вблизи указанной границы 3 из-за поглощения света на свободных носителях заряда (см. Фиг.12).

В результате лазерной обработки происходит преобразование границы 3 в механически ослабленную границу 4 (см. Фиг.5 и Фиг.12). После этого на верхнюю поверхность приборной структуры 6 диодов Шоттки, наносятся верхние металлические контакты 7 Шоттки, выполненные в виде дисков диметром 100 мкм, защищенные охранными кольцами шириной 10 мкм, выполненными методом ионной имплантации (см. Фиг.6).Далее производится разделение с помощью лазерной или механической резки приборной структуры 6 диодов Шоттки на отдельные чипы 9 (см. Фиг.7). При этом вертикальный разрез 8 проходит сквозь приборную структуру 6 диодов Шоттки и эпитаксиальный слой 2 и заканчивается вблизи механически ослабленной границы 4. Затем приборная структура 6 диодов Шоттки, разделенная на отдельные чипы 9, прикрепляется к поддерживающей подложке 10 (см. Фиг.8). После этого к приборной структуре 6 диодов Шоттки, прикрепленной к поддерживающей подложке 10, прикладывается механическое напряжение, вызывающее раскалывание механически ослабленной границы 4. В результате базовая подложка 1 нитрида галлия отделяется от приборной структуры 6 диодов Шоттки, прикрепленной к поддерживающей подложке 10 (см. Фиг.9). Затем на нижнюю поверхность эпитаксиального слоя 2, образовавшуюся в результате раскалывания механически ослабленной границы 4, наносятся нижние металлические омические контакты 11 (см. Фиг.10).

Полученная в результате приборная структура 6 диодов Шоттки с нанесенными верхними контактами 7 Шоттки, защищенными охранными кольцами, и нижними омическими контактами 11, разделенная на отдельные чипы 9 и прикрепленная к поддерживающей подложке 10, является конечным продуктом в данном примере изготовления приборных структур диодов Шоттки.

Отделенная базовая подложка после разрушения механически ослабленной границы 4 имеет шероховатость верхней поверхности 12 (см. Фиг.9) в пределах Ra=0,5-10 мкм. Механическая полировка снижает ее шероховатость до значения Ra=5-50 нм, необходимого для ее передачи в начало цикла для повторного использования.

Пример 3. Изготовление эпитаксиального слоя карбида кремния со структурой диодов Шоттки.

Блок-схема изготовления эпитаксиального слоя карбида кремния со структурой диодов Шоттки представлена на Фиг.2, более подробно способ проиллюстрирован на Фиг.11-12 и 5-10.

Процесс изготовления эпитаксиального слоя карбида кремния со структурой диодов Шоттки начинается с подготовки поверхности базовой подложки 1 из 4H-SiC политипа карбида кремния с проводимостью n-типа, которая легирована азотом с концентрацией 1019 см-3 и имеет толщину 500 мкм, к гомоэпитаксии путем химической очистки и химико-механической полировки ее с-плоскости, т.е. плоскости с индексами Миллера (0001). В результате средняя шероховатость Ra с-плоскости базовой подложки карбида кремния снижается с исходного значения Ra=5-50 нм до величины Ra=0,1-5 нм.

Затем на с-плоскость базовой подложки 1 карбида кремния методом газовой гомоэпитаксии наносится эпитаксиальный слой карбида кремния n-типа 2 толщиной 2 мкм, легированный азотом с концентрацией 1018 см-3. Затем на эпитаксиальный слой 2 наносится приборная структура 6 диодов Шоттки, состоящая из слоя карбида кремния n-типа толщиной 20 мкм, легированного азотом с концентрацией 1017 см-3, и слоя нелегированного карбида кремния i-типа толщиной 2 мкм (см. Фиг.11).

Затем производится лазерная обработка границы 3 между базовой подложкой 1 и эпитаксиальным слоем 2 с помощью сфокусированного импульсного излучения лазера 5 на монооксиде углерода CO, с длиной волны λ=5,2 мкм и длительностью импульса 50 нс, проходящего сквозь эпитаксиальную приборную структуру 6 диодов Шоттки и поглощающегося в эпитаксиальным слое 2 вблизи указанной границы 3 из-за поглощения света на свободных носителях заряда (см. Фиг.12).

В результате лазерной обработки происходит преобразование границы 3 в механически ослабленную границу 4 (см. Фиг.5 и Фиг.12). После этого на верхнюю поверхность приборной структуры 6 диодов Шоттки наносятся верхние металлические контакты 7 Шоттки, выполненные в виде дисков диметром 100 мкм, защищенные охранными кольцами шириной 10 мкм, выполненными методом ионной имплантации (см. Фиг.6). Далее производится разделение с помощью лазерной или механической резки приборной структуры 6 диодов Шоттки на отдельные чипы 9 (см. Фиг.7). При этом вертикальный разрез 8 проходит сквозь приборную структуру 6 диодов Шоттки и эпитаксиальный слой 2 и заканчивается вблизи механически ослабленной границы 4. Затем приборная структура 6 диодов Шоттки, разделенная на отдельные чипы 9, прикрепляется к поддерживающей подложке 10 (см. Фиг.8). После этого к приборной структуре 6 диодов Шоттки, прикрепленной к поддерживающей подложке 10, прикладывается механическое напряжение, вызывающее раскалывание механически ослабленной границы 4. В результате базовая подложка 1 карбида кремния отделяется от приборной структуры 6 диодов Шоттки, прикрепленной к поддерживающей подложке 10 (см. Фиг.9). Затем на нижнюю поверхность эпитаксиального слоя 2, образовавшуюся в результате раскалывания механически ослабленной границы 4, наносятся нижние омические контакты 11 (см. Фиг.10).

Полученная в результате приборная структура 6 диодов Шоттки с нанесенными верхними контактами 7 Шоттки, защищенными охранными кольцами, и нижними омическими контактами 11, разделенная на отдельные чипы 9 и прикрепленная к поддерживающей подложке 10, является конечным продуктом в данном примере изготовления приборных структур диодов Шоттки.

Отделенная базовая подложка после разрушения механически ослабленной границы 4 имеет шероховатость верхней поверхности 12 (см. Фиг.9) в пределах Ra=0,5-10 мкм. Механическая полировка снижает ее шероховатость до значения Ra=5-50 нм, необходимого для ее передачи в начало цикла для повторного использования.

Пример 4. Изготовление эпитаксиального слоя нитрида галлия со структурой GaN/AlxGa1-xN/GaN/InyGa1-yN/GaN/AlxGa1-xN/GaN лазерных диодов.

Блок-схема изготовления эпитаксиального слоя нитрида галлия со структурой лазерных диодов представлена на Фиг.2, более подробно способ проиллюстрирован на Фиг.11-12 и 5-10. Процесс изготовления эпитаксиального слоя нитрида галлия со структурой лазерных диодов начинается с подготовки поверхности базовой подложки 1 нитрида галлия n-типа, легированной кремнием с концентрацией 5·1019 см-3 и с толщиной 1000 мкм, к гомоэпитаксии путем химической очистки и химико-механической полировки ее m-плоскости, т.е. плоскости с индексами Миллера (10-10). В результате средняя шероховатость Ra m-плоскости базовой подложки нитрида галлия снижается с исходного значения Ra=5-50 нм до величины Ra=0,1-5 нм.

Затем на m-плоскость базовой подложки 1 нитрида галлия методом газовой гомоэпитаксии наносится эпитаксиальный слой 2 нитрида галлия n-типа толщиной 2 мкм, легированный кремнием с концентрацией 5·1018 см-3 (см. Фиг.11). Затем на эпитаксиальный слой 2 наносится приборная структура 6 лазерных диодов, состоящая из буферного слоя твердого раствора Al0.4Ga0.7N n-типа толщиной 0,25 мкм, легированного кремнием с концентрацией 1019 см-3, на который нанесен обкладочный слой твердого раствора Al0.2Ga0.7N n-типа толщиной 0,5 мкм, легированный кремнием с концентрацией 1019 см-3, на который нанесен волноводный слой нитрида галлия n-типа толщиной 0,2 мкм, легированный кремнием с концентрацией 1018 см-3, на который нанесен нелегированный активный слой нитрида галлия 0,05 мкм, с двумя квантовыми ямами шириной 2,5 нм, на который нанесен волноводный слой нитрида галлия p-типа толщиной 0,2 мкм, легированный магнием с концентрацией 1019 см-3, на который нанесен обкладочный слой твердого раствора Al0.3Ga0.7N p-типа толщиной 0,5 мкм, легированный магнием с концентрацией 1020 см-3, на который нанесен контактный слой нитрида галлия p-типа толщиной 0,1 мкм, легированный магнием с концентрацией 1020 см-3 (см. Фиг.11).

Затем производится лазерная обработка границы 3 между базовой подложкой 1 и эпитаксиальным слоем 2 с помощью сфокусированного импульсного лазерного излучения 5 CO2-лазера, с длиной волны 10,6 мкм и длительностью импульса 50 нс, проходящего сквозь эпитаксиальную приборную структуру 6 лазерных диодов и поглощающегося в эпитаксиальным слое 2 вблизи указанной границы 3 из-за поглощения света на свободных носителях заряда (см. Фиг.12).

В результате лазерной обработки происходит преобразование границы 3 в механически ослабленную границу 4 (см. Фиг.5 и Фиг.12). После этого на верхнюю поверхность приборной структуры 6 лазерных диодов наносятся верхние металлические омические контакты 7, выполненные в виде полосок шириной 2 мкм и длиной 800 мкм, с удалением между контактами, с помощью ионно-химического травления, материала эпитаксиальной структуры лазерных диодов на глубину 0,75 мкм (см. Фиг.6). Далее производится разделение с помощью лазерной или механической резки приборной структуры 6 лазерных диодов на отдельные чипы 9 (см. Фиг.7). При этом вертикальный разрез 8 проходит сквозь приборную структуру 6 лазерных диодов и эпитаксиальный слой 2 и заканчивается вблизи механически ослабленной границы 4. Затем приборная структура 6 лазерных диодов, разделенная на отдельные чипы 9, прикрепляется к поддерживающей подложке 10 (см. Фиг.8). После этого к приборной структуре 6 лазерных диодов, прикрепленной к поддерживающей подложке 10, прикладывается механическое напряжение, вызывающее раскалывание механически ослабленной границы 4. В результате базовая подложка 1 нитрида галлия отделяется от приборной структуры лазерных диодов 6, прикрепленной к поддерживающей подложке 10 (см. Фиг.9). Затем на нижнюю поверхность эпитаксиального слоя 2, образовавшуюся в результате раскалывания механически ослабленной границы 4, наносятся нижние металлические омические контакты 11 (см. Фиг.10).

Полученная в результате приборная структура 6 лазерных диодов, с нанесенными верхними контактами 7 Шоттки, защищенными охранными кольцами, и нижними омическими контактами 11, разделенная на отдельные чипы 9 и прикрепленная к поддерживающей подложке 10, является конечным продуктом в данном примере изготовления приборных структур лазерных диодов.

Отделенная базовая подложка после разрушения механически ослабленной границы 4 имеет шероховатость верхней поверхности 12 (см. Фиг.9) в пределах Ra=0,5-10 мкм. Механическая полировка снижает ее шероховатость до значения Ra=5-50 нм, необходимого для ее передачи в начало цикла для повторного использования.

1. Способ изготовления отделяемых тонких эпитаксиальных слоев полупроводниковых кристаллов с полупроводниковыми приборными структурами, характеризующийся тем, что:
- подготавливают поверхность базовой полупроводниковой подложки к гомоэпитаксии путем ее химической очистки и химико-механической полировки,
- наносят на базовую подложку методом гомоэпитаксии тонкий эпитаксиальный слой полупроводника, идентичного базовой подложке,
- обрабатывают границу между базовой подложкой и тонким эпитаксиальным слоем с помощью сфокусированного лазерного излучения, проходящего сквозь эпитаксиальный слой и поглощающегося вблизи указанной границы, в результате формируют механически ослабленную границу,
- наносят приборную эпитаксиальную структуру на эпитаксиальный слой,
- наносят верхние контакты на приборную эпитаксиальную структуру,
- разделяют с помощью лазерной или механической резки приборную эпитаксиальную структуру на отдельные чипы, таким образом, что вертикальный разрез проходит сквозь приборную эпитаксиальную структуру и эпитаксиальный слой и заканчивается вблизи механически ослабленной границы,
- прикрепляют приборную эпитаксиальную структуру, разделенную на отдельные чипы, к поддерживающей подложке,
- отделяют с помощью приложения механического или термомеханического напряжения базовую подложку от приборной эпитаксиальной структуры,
- наносят нижние контакты на приборную эпитаксиальную структуру, разделенную на отдельные чипы и прикрепленную к поддерживающей подложке, механически полируют отделенную базовую подложку и передают ее в начало цикла для повторного использования.

2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что материалом эпитаксиальной структуры является полупроводниковое соединение или твердый раствор из элементов четвертой группы периодической таблицы элементов.

3. Способ по п.1, характеризующийся тем, что материалом эпитаксиальной структуры является полупроводниковое соединение или твердый раствор из элементов третьей и пятой групп периодической таблицы элементов.

4. Способ по п.1, характеризующийся тем, что материалом эпитаксиальной структуры является полупроводниковое соединение или твердый раствор из элементов второй и шестой групп периодической таблицы элементов.

5. Способ по п.1, характеризующийся тем, что материалом эпитаксиальной структуры является полупроводниковое соединение или твердый раствор из элементов первой и седьмой групп периодической таблицы элементов.

6. Способ по п.1, характеризующийся тем, что эпитаксиальная приборная структура является светодиодной структурой, лазерной структурой, структурой диодов Шоттки, структурой силовых биполярных диодов, структурой биполярных транзисторов, структурой полевых транзисторов или структурой высокочастных полевых транзистров с высокой подвижностью носителей заряда (НЕМТ).

7. Способ по п.1, характеризующийся тем, что поверхностью базовой полупроводниковой подложки, на которую методом гомоэпитаксии наносится приборная эпитаксиальная структура, является плоскость из систем плоскостей с индексами Миллера {111}, {001} и {011} в кубических полупроводниках или плоскости с индексами Миллера (0001), (000-1), (11-20), (10-10) и (1-102) в гексагональных полупроводниках.

8. Способ по п.1, характеризующийся тем, что в качестве лазера используют газовый лазер с импульсной накачкой, имеющий длительность импульса в интервале от 10 фемтосекунд до 10 наносекунд и плотность энергии сфокусированного лазерного излучения от 0,1 Дж/см2 до 10,0 Дж/см2.

9. Способ по п.1, характеризующийся тем, что в качестве лазера используют импульсный твердотельный лазер, имеющий длительность импульса в интервале от 10 фемтосекунд до 100 наносекунд и плотность энергии сфокусированного лазерного излучения от 0,1 Дж/см2 до 10,0 Дж/см2.

10. Способ по п.1, характеризующийся тем, что нанесение верхних и нижних контактов сопровождают нанесением защитных диэлектрических покрытий на основе аморфных или поликристаллических SiO2, Si3N4, Al2O3 или полимеров.

11. Способ по п.1, характеризующийся тем, что нанесение верхних и нижних контактов сопровождают химическим травлением, ионным травлением, ионно-химическим травлением и ионной имплантацией.

12. Способ по п.1, характеризующийся тем, что приборная эпитаксиальная структура выполнена с возможностью многократного прикрепления к различным поддерживающим подложкам или отсоединения от различных поддерживающих подложек.

13. Способ изготовления отделяемых тонких эпитаксиальных слоев полупроводниковых кристаллов полупроводниковыми приборными структурами, характеризующийся тем, что:
- подготавливают поверхность базовой полупроводниковой подложки к гомоэпитаксии путем ее химической очистки и химико-механической полировки,
- наносят на базовую подложку методом гомоэпитаксии тонкий эпитаксиальный слой полупроводника и приборную эпитаксиальную структуру, прозрачную для лазерного излучения,
- обрабатывают границу между базовой подложкой и тонким эпитаксиальным слоем с помощью сфокусированного лазерного излучения, проходящего сквозь эпитаксиальный слой с нанесенной эпитаксиальной структурой и поглощающегося вблизи указанной границы, в результате чего формируют механически ослабленную границу,
- наносят верхние контакты на приборную эпитаксиальную структуру,
- разделяют с помощью лазерной или механической резки приборную эпитаксиальную структуру на отдельные чипы, таким образом, что вертикальный разрез проходит сквозь приборную эпитаксиальную структуру и эпитаксиальный слой и заканчивается вблизи механически ослабленной границы,
- прикрепляют приборную эпитаксиальную структуру, разделенную на отдельные чипы, к поддерживающей подложке,
- отделяют с помощью приложения механического или термомеханического напряжения базовую подложку от приборной эпитаксиальной структуры, наносят нижние контакты на приборную эпитаксиальную структуру, разделенную на отдельные чипы и прикрепленную к поддерживающей подложке,
- механически полируют отделенную базовую подложку и передают ее в начало цикла для повторного использования.

14. Способ по п.13, характеризующийся тем, что материалом эпитаксиальной структуры является полупроводниковое соединение или твердый раствор из элементов четвертой группы периодической таблицы элементов.

15. Способ по п.13, характеризующийся тем, что материалом эпитаксиальной структуры является полупроводниковое соединение или твердый раствор из элементов третьей и пятой групп периодической таблицы элементов.

16. Способ по п.13, характеризующийся тем, что материалом эпитаксиальной структуры является полупроводниковое соединение или твердый раствор из элементов второй и шестой групп периодической таблицы элементов.

17. Способ по п.13, характеризующийся тем, что материалом эпитаксиальной структуры является полупроводниковое соединение или твердый раствор из элементов первой и седьмой групп периодической таблицы элементов.

18. Способ по п.13, характеризующийся тем, что эпитаксиальная приборная структура является светодиодной структурой, лазерной структурой, структурой диодов Шоттки, структурой силовых биполярных диодов, структурой биполярных транзисторов, структурой полевых транзисторов или структурой высокочастных полевых транзистров с высокой подвижностью носителей заряда (НЕМТ).

19. Способ по п.13, характеризующийся тем, что поверхностью базовой полупроводниковой подложки, на которую методом гомоэпитаксии наносится приборная эпитаксиальная структура, является плоскость из систем плоскостей с индексами Миллера {111}, {001} и {011} в кубических полупроводниках или плоскости с индексами Миллера (0001), (000-1), (11-20), (10-10) и (1-102) в гексагональных полупроводниках.

20. Способ по п.13, характеризующийся тем, что в качестве лазера используют газовый лазер с импульсной накачкой, имеющий длительность импульса в интервале от 10 фемтосекунд до 10 наносекунд и плотность энергии сфокусированного лазерного излучения от 0,1 Дж/см2 до 10,0 Дж/см2.

21. Способ по п.13, характеризующийся тем, что в качестве лазера используют импульсный твердотельный лазер, имеющий длительность импульса в интервале от 10 фемтосекунд до 100 наносекунд и плотность энергии сфокусированного лазерного излучения от 0,1 Дж/см2 до 10,0 Дж/см2.

22. Способ по п.13, характеризующийся тем, что нанесение верхних и нижних контактов сопровождают нанесением защитных диэлектрических покрытий на основе аморфных или поликристаллических SiO2, Si3N4, Al2O3 или полимеров.

23. Способ по п.13, характеризующийся тем, что нанесение верхних и нижних контактов сопровождают химическим травлением, ионным травлением, ионно-химическим травлением и ионной имплантацией.

24. Способ по п.13, характеризующийся тем, что приборная эпитаксиальная структура выполнена с возможностью многократного прикрепления к различным поддерживающим подложкам или отсоединения от различных поддерживающих подложек.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии выращивания эпитаксиальных слоев полупроводниковых кристаллов нитридов третьей группы на слоистой кристаллической структуре с оптически ослабленной границей.

Изобретение относится к области технологии получения твердых кристаллических материалов методом газофазной эпитаксии. При выращивании эпитаксиальной пленки нитрида третьей группы 3 на ростовой подложке 1 используют полиморфный углеродный буферный слой 4, расположенный между подложкой 1 и эпитаксиальной пленкой 3 и состоящий из смеси поликристаллического углерода с преимущественно вертикально ориентированными базисными плоскостями 5, поликристаллического углерода с преимущественно горизонтально ориентированными базисными плоскостями 6 и аморфного углерода 7.

Изобретение относится к технологии получения кремниевых наноструктур. В способе изготовления кремниевого чувствительного элемента для люминесцентного сенсора кислорода на подложке монокристаллического кремния p-типа проводимости с кристаллографической ориентацией поверхности (100) с удельным сопротивлением от 1 до 10 мОм·см выращивается слой пористых кремниевых нанонитей методом последовательного выдерживания в следующих растворах: вначале в водном растворе нитрата серебра с концентрацией от 0.02 до 0.04 моль/л и плавиковой кислоты с концентрацией 5 моль/л в соотношении 1:1 в течение времени от 30 до 60 с для нанесения наночастиц серебра на поверхность кремниевой пластины, затем в смеси плавиковой кислоты с концентрацией 5 моль/л и 30% перекиси водорода в соотношении 10:1 в течение времени от 20 до 60 мин для образования кремниевых нанонитей в результате химического травления кремниевой пластины в местах, покрытых наночастицами серебра, и в завершении - в 65%-ном растворе азотной кислоты в течение времени от 10 до 20 мин для удаления наночастиц серебра и стабилизации поверхности кремниевых нанонитей, в результате чего получаются пористые кремниевые нанонити с длиной от 2 до 5 мкм, размером поперечного сечения от 30 до 300 нм, обладающие люминесценцией в диапазоне от 650 до 850 нм, интенсивность которой зависит от присутствия молекул кислорода.

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.

Способ формирования наноразмерных структур предназначен для получения полосок тонких пленок наноразмерной ширины с целью их исследования и формирования элементов наноэлектромеханических систем (НЭМС). Сущность изобретения заключается в том, что в способе формирования наноразмерных структур, включающем получение заготовок тонких пленок и выделение из них полосок тонких пленок, по меньшей мере, одну заготовку тонкой пленки закрепляют внутри заполненного объема, который устанавливают в держатель микротома таким образом, чтобы плоскость заготовки тонкой пленки оказалась непараллельна плоскости реза, после этого ножом осуществляют рез заполненного объема с, по меньшей мере, одной заготовкой тонкой пленки и получение плоского фрагмента с полоской тонкой пленки. Существуют варианты, в которых заполненный объем устанавливают в держателе микротома таким образом, чтобы плоскость заготовки тонкой пленки оказалась перпендикулярна плоскости реза и перпендикулярна направлению реза; или заполненный объем устанавливают в держателе микротома таким образом, чтобы плоскость заготовки тонкой пленки оказалась перпендикулярна плоскости реза и параллельна направлению реза. Существуют также варианты, в которых после осуществления реза проводят исследование зондом сканирующего зондового микроскопа поверхности заполненного объема с, по меньшей мере, одной заготовкой тонкой пленки; или производят модификацию заготовки тонкой пленки, расположенной внутри заполненного объема. Существуют также варианты, в которых модификация заготовки тонкой пленки заключается в механическом воздействии на нее зондом; или в электрическом воздействии на нее зондом; или в электрохимическом воздействии на нее зондом; или в воздействии на нее электронным пучком; или в воздействии на нее ионным пучком; или в воздействии на нее рентгеновским пучком; или в воздействии на нее пучком альфа-частиц; или в воздействии на нее пучком протонов; или в воздействии на нее пучком нейтронов. Существует также вариант, в котором внутри заполненного объема закрепляют набор заготовок тонких пленок; при этом заготовки тонких пленок расположены параллельно друг другу. Существует также вариант, в котором в качестве тонких пленок используется графен. Все перечисленные варианты способа расширяют его функциональные возможности.

Использование: для замкнутого цикла производства новых изделий наноэлектроники. Сущность изобретения заключается в том, что в нанотехнологический комплекс на основе ионных и зондовых технологий, включающий распределительную камеру со средствами откачки, в которой расположен центральный робот распределитель с возможностью осевого вращения, содержащий захват носителей подложек, при этом распределительная камера содержит фланцы, которыми она соединена с камерой загрузки и модулем ионной имплантации, захват носителей подложек имеет возможность взаимодействия с камерой загрузки и модулем ионной имплантации, введен измерительный модуль, включающий сканирующий зондовый микроскоп и модуль ионных пучков с системой газовых инжекторов, при этом они соединены с фланцами распределительной камеры и имеют возможность взаимодействия с захватом носителей подложек.

Способ получения слоистого наноматериала, включающий формирование слоев различного состава, отличается тем, что, по крайней мере, одну из граничащих друг с другом областей соседних слоев, в пределах ее толщины, по меньшей мере, равной трем монослоям, формируют из неоднородных по структуре элементов, которые хотя бы в одном направлении имеют размеры, кратные периоду решетки соседнего слоя и/или четверти длины волны своих валентных электронов.

Изобретение относится к технологии микроэлектроники и может быть использовано для получения слоев карбида кремния при изготовлении микроэлектромеханических устройств, фотопреобразователей с широкозонным окном 3С-SiC, ИК-микроизлучателей.

Изобретение относится к области нанотехнологий, а именно к способам создания эпитаксиальных медных структур на поверхности полупроводниковых подложек и может быть использовано при создании твердотельных электронных приборов.

Изобретение относится к технологии получения полупроводниковых материалов. Способ изготовления изделий, содержащих кремниевую подложку с пленкой карбида кремния на ее поверхности, осуществляется в газопроницаемой камере, размещенной в реакторе, в который подают смесь газов, включающую оксид углерода и кремнийсодержащий газ, при этом давление в реакторе 20-600 Па, температура 950-1400°C.

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.

Изобретение относится к измерительной технике. Способ изготовления датчика вакуума с трехмерной пористой наноструктурой заключается в том, что образуют гетероструктуру из различных материалов, в которой формируют тонкопленочный полупроводниковый резистор, после чего ее закрепляют в корпусе датчика, а контактные площадки соединяют с выводами корпуса при помощи контактных проводников. Тонкопленочный полупроводниковый резистор формируют в виде трехмерной пористой наноструктуры (SiO2)40%(SnO2)50%(ZnO)10% путем нанесения золя ортокремниевой кислоты, содержащего гидроксид олова и цинка, на подложку из кремния с помощью центрифуги и последующим отжигом, который приготавливают в два этапа, на первом этапе смешивают тетраэтоксисилан и этиловый спирт, затем на втором этапе в полученный раствор вводят дистиллированную воду, соляную кислоту и двухводный хлорид олова (SnCl2·2H2O), а также дополнительно вводят хлорид цинка (ZnCl2). Изобретение обеспечивает повышение чувствительности полученного датчика вакуума. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к способам получения эпитаксиальных тонкопленочных материалов, в частности тонких пленок на основе монооксида европия, и может быть использовано для создания устройств спинтроники, например спиновых транзисторов и инжекторов спин-поляризованного тока. Способ выращивания эпитаксиальной пленки монооксида европия EuO на кремниевой подложке включает формирование путем молекулярно-пучковой эпитаксии субмонослоя силицида европия при температуре подложки T=640-680°C и давлении потока атомов европия (1-7)∙10-8 Торр, после чего сначала проводят осаждение монооксида европия при температуре подложки 340-380°C, давлении потока кислорода (0,2-3)·10-8 Торр и давлении потока атомов европия (1-4)·10-8 Торр, а затем - при температуре подложки 430-490°C, потоке кислорода с давлением (0,2-3)·10-8 Торр и потоке атомов европия с давлением (1-7)·10-8 Торр. Обеспечивается формирование эпитаксиальных пленок EuO на кремниевых подложках без буферного слоя с помощью молекулярно-пучковой эпитаксии. 4 з.п. ф-лы, 6 ил., 18 пр.

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.

Использование: для изготовления светоизлучающих структур на квантовых точках. Сущность изобретения заключается в послойном выращивании на подложке GaAs молекулярно-пучковой эпитаксией буферного слоя GaAs, нижнего слоя сверхрешеток на основе соединений AlGaAs/GaAs, волноводного слоя GaAs, содержащего активную область на основе квантовых точек InAs и квантовой ямы InAs, прикрывающего слоя GaAs, верхнего слоя сверхрешеток на основе AlGaAs/GaAs и верхнего контактного слоя GaAs, в активной области слой квантовых точек выращивают со скоростью, не превышающей 0,03 нм/с, в потоках мышьяка и индия с соотношением плотности потоков (10-12):1 и последующей выдержкой слоя квантовых точек в потоке чистого мышьяка в течение 1 мин для увеличения равномерности квантовых точек по высоте. Технический результат: обеспечение возможности повышения эффективности работы, создания более эффективного лазерного излучателя и использования одного слоя квантовых точек. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

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.

Изобретение относится к технологии получения тонких пленок полупроводниковых материалов и может быть использовано при создании полупроводниковых приборов, на основе гетеропереходов. Изобретение позволяет упростить технологию получения тонких пленок поликристаллического карбида кремния на монокристаллическом кремнии путем газофазной карбидизации монокристаллического кремния, улучшить качество пленок за счет высокой адгезии и малого рассогласования кристаллических решеток. Способ газофазной карбидизации поверхности монокристаллического кремния включает нагрев подложки за счет теплопередачи от бесконтактного нагреваемого столика, в качестве источника кремния используется сама подложка, в качестве источника углерода используется бытовая смесь пропан-бутана в соотношении 1:1000-1:10000 в присутствии смеси аргон-водорода, содержащей 10-50% водорода, нагрев поверхности подложки осуществляется до температур 1350-1405°C с использованием термотренировки до 50°C от заданной температуры, со скоростями охлаждения менее 20°C/мин, в расширенном диапазоне давлений в реакторе 5-1100 мбар, или в качестве источника углерода используются газообразные углеводороды CH4, C2H6, C6H8. 1 ил.

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.

Изобретение относится к технологии эпитаксии кремний-германиевой гетероструктуры, основанной на сочетании сублимации кремния с поверхности источника кремния, разогретого электрическим током, и осаждения германия из германа в одной вакуумной камере, и может быть использовано для производства полупроводниковых структур. Технический результат изобретения - разработка основанного на сублимации кремния в среде германа способа комбинированного выращивания высокостабильной малодефектной кремний-германиевой гетероструктуры с улучшенной контролируемостью процесса выращивания, на уровне создания режимной основы реализации программно-управляемого технологического процесса роста высококачественной гетероструктуры. В способе выращивания кремний-германиевой гетероструктуры путем испарения сублимационной пластины, выполненной из кремния или кремния с легирующей примесью и нагреваемой в результате пропускания через нее электрического тока, и одновременного осаждения германия из газовой среды германа при низком давлении в одной вакуумной камере выращивание ведут в условиях направленного напуска германа на упомянутую сублимационную пластину в вакуумной камере и при поддерживании скорости роста слоя кремний-германиевого твердого раствора, определяемой в зависимости от температуры нагрева указанной сублимационной пластины и при температуре нагрева подложки, выбираемой из интервала 300-400°C. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

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.
Наверх