Способ изготовления полупроводниковой гетероструктуры

Авторы патента:

Бажинов Анатолий Николаевич (RU)

Обручников Александр Евгеньевич (RU)

Духновский Михаил Петрович (RU)

Яцюк Юрий Андреевич (RU)

Пёхов Юрий Петрович (RU)

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

Владельцы патента RU 2570099:

Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (АО "НПП "Исток" им. Шокина") (RU)

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 In_yGa_1-yAs, спейсерный слой Al_xGa_1-xAs, донорный слой n⁺-Al_xGa_1-xAs, барьерный слой Al_xGa_1-xAs, стоп-слой In_zGa_1-zP, барьерный слой Al_xGa_1-xAs, градиентный слой n⁺-Al_xGa_1-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.

Изобретение относится к электронной технике СВЧ, в частности к способам изготовления полупроводниковых гетероструктур, предназначенных, прежде всего, для мощных полевых транзисторов СВЧ.

Как известно, полупроводниковые структуры арсенида галлия (GaAs) до недавнего времени являлись основными полупроводниковыми структурами для полевых транзисторов СВЧ.

Быстродействие таких полевых транзисторов с субмикронными длинами канала составляет 10-12 ГГц.

Существенный прогресс в части повышения быстродействия обеспечило изобретение полупроводниковых гетероструктур, представляющих собой последовательность слоев, активная область которых состоит из легированных широкозонных и нелегированных узкозонных слоев.

Это обеспечивает существенное увеличение быстродействия таких полевых транзисторов (до 100 ГГц и более).

Известен способ эпитаксиального выращивания слоев полупроводниковых соединений типа III-V, в том числе эпитаксиальных структур, плазмохимический, в котором с целью повышения качества и расширения функциональных возможностей в вакуумной камере, в которой поддерживается плазма при таких значениях плотности и давления, при которых частицы газов и металлов диффузно распространяются в плазменной области, испаряют по меньшей мере один металл, активируют частицы газа и металла, затем осуществляют реакции между парами металлов и высокоактивными газами неметаллических элементов, в результате которых на нагретой подложке, погруженной в плазму, выращивают слой полупроводникового соединения [1].

Данный способ отличается высокой плотностью дефектов полупроводниковой гетероструктуры, обусловленной наличием в газовой фазе плазмы, приводящей к нарушению поверхности полупроводниковой гетероструктуры и соответственно низкому выходу годных.

Известен 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, в котором с целью повышения качества полупроводниковых структур формирование легированного слоя полупроводниковой структуры осуществляют одновременным испарением основного нелегированного материала и основного материала, легированного примесью.

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.

При уменьшении или увеличении тока через источник нелегированного материала соответственно увеличивают или уменьшают электрический ток через источник материала, легированного примесью [2] - прототип.

Данный способ - молекулярно-лучевой эпитаксии по сравнению с первым аналогом (плазмохимическим способом) обеспечивает снижение плотности дефектов, обусловленных наличием плазмы.

Однако данный способ в силу использования метода резистивного нагрева, приводящего к нестабильности во времени испарения напыляемых материалов, отличается низкой воспроизводимостью параметров и соответственно низким выходом годных.

Техническим результатом изобретения является повышение выхода годных путем обеспечения воспроизводимости заданных функциональных свойств и характеристик слоев полупроводниковой гетероструктуры и повышение выходной мощности и выхода годных полевых транзисторов СВЧ.

Указанный технический результат достигается заявленным способом изготовления полупроводниковой гетероструктуры для мощного полевого транзистора СВЧ, включающим 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, в котором каждый из последовательности слоев заданной полупроводниковой гетероструктуры наращивают при следующих технологических режимах -

буферный слой GaAs при температуре (550-580)°C, потоке технологических газов, ммоль/с: арсина (1,11-1,13), триметилгаллия (0,065-0,067), в течение (560-1480) с,

донорный слой n⁺-GaAs при температуре (605-615)°C, потоке технологических газов, ммоль/с: арсина (2,45-2,47), триметилгаллия (0,125-0,127), моносилана (0,004-0,006), в течение (5-7) с,

спейсерный слой GaAs при температуре (605-615)°C, потоке технологических газов, ммоль/с: арсина (4,01-4,03), триметилгаллия (0,125-0,127), в течение (8-12) с,

канальный слой In_yGa_1-yAs при температуре (605-615)°C, потоке технологических газов, ммоль/с: арсина (4,01-4,03), триметилгаллия (0,071-0,073), триметилиндия (0,047-0,049), в течение (16-24) с,

спейсерный слой Al_xGa_1-xAs при температуре (620-630)°C, потоке технологических газов, ммоль/с: арсина (5,35-5,37), триметилгаллия (0,115-0,117), триметилалюминия (0,015-0,019), в течение (4-8) с,

донорный слой n⁺-Al_xGa_1-xAs при температуре (620-630)°C, потоке технологических газов, ммоль/с: арсина (5,35-5,37), триметилгаллия (0,115-0,117), триметилалюминия (0,015-0,019), моносилана (0,010-0,014), в течение (7-13) с,

барьерный слой Al_xGa-1-xAs при температуре (620-630)°C, потоке технологических газов, ммоль/с: арсина (5,35-5,37), триметилгаллия (0,115-0,117), триметилалюминия (0,015-0,019), в течение (7-30) с,

стоп-слой In_zGa_1-zP при температуре (620-630)°C, потоке технологических газов, ммоль/с: триметилгаллия (0,052-0,054), триметилиндия (0,077-0,081), фосфина (17,8-18,0), в течение (10-13) с,

барьерный слой Al_xGa_1-xAs при температуре (620-63 0)°C, потоке технологических газов, ммоль/с: арсина (5,35-5,37), триметилгаллия (0,115-0,117), триметилалюминия (0,015-0,019), в течение (42-78) с,

градиентный слой n⁺-Al_xGa_1-xAs при температуре (620-630)°C, потоке технологических газов, ммоль/с: арсина (5,35-5,37), триметилгаллия (0,115-0,117), монотонном, линейном уменьшении триметилалюминия от (0,015-0,019) до ноля, моносилана (0,004-0,006), в течение (18-26) с,

контактный слой n⁺-GaAs из двух частей - нижней и верхней при температуре (620-630)°C, потоке технологических газов, ммоль/с: арсина (5,35-5,37), триметилгаллия (0,115-0,117), моносилана нижней части - (0,004-0,006), верхней - (0,009-0,011), в течение - нижней части (112-188) с, верхней - (38-74) с,

причем в соответствующем упомянутом слое содержание химических элементов x, y, z определяются неравенствами 0,2≤x≤0,24, 0,2≤у≤0,28, 0,48≤z≤0,51 соответственно,

наращивание проводят при потоке газа-носителя - водорода, ммоль/с (10,2-12,20).

Раскрытие сущности изобретения.

Совокупность существенных признаков заявленного способа изготовления полупроводниковой гетероструктуры, а именно совокупность указанных технологических режимов при наращивании каждого из последовательности полупроводниковых слоев заданной полупроводниковой гетероструктуры, в совокупности с собственно последовательностью их наращивания обеспечивает:

во-первых, заданные функциональные свойства и характеристики - толщину слоев, состав - качественный и количественный, концентрацию легирующей примеси заданной полупроводниковой гетероструктуры,

во-вторых, снижение плотности дефектов в буферном GaAs, канальном In_yGa_1-yAs, стоп-слое - In_zGa_1-zP, градиентном Al_xGa_1-xAs слоях, при этом в каждом из указанных слоев в силу различных причинно-следственных связей и, как следствие этого, - повышение выхода годных.

в-третьих, снижение токов утечки в полевом транзисторе СВЧ благодаря наращиванию указанным образом буферного GaAs, барьерного Al_xGa_1-xAs слоев полупроводниковой гетероструктуры и, как следствие, - повышение выходной мощности.

Указанные диапазоны температуры и потоков технологических газов для роста слоев полупроводниковой гетероструктуры являются оптимальными для обеспечения

а) низкой плотности дефектов,

б) резкого профиля легирования полупроводниковой гетероструктуры,

в) заданного элементного состава химического соединения слоев полупроводниковой гетероструктуры.

Указанные диапазоны времени роста слоев полупроводниковой гетероструктуры являются оптимальными для обеспечения заданных толщин слоев полупроводниковой гетероструктуры.

Указанные диапазоны содержания химических элементов x, y, z обеспечивают минимальные механические напряжения в каждом из соответствующих слоев и тем самым снижение плотности дефектов и, как следствие, - повышение выхода годных полупроводниковых гетероструктур и выхода годных полевых транзисторов СВЧ.

Наращивание каждого из указанных слоев полупроводниковой гетероструктуры при температуре роста как ниже, так и выше указанного диапазона температур недопустимо, в первом случае - из-за увеличения плотности дефектов, во втором - из-за диффузионного размытия профиля легирования.

Наращивание каждого из указанных слоев полупроводниковой гетероструктуры при значениях потоков технологических газов как ниже, так и выше указанного их диапазона недопустимо из-за увеличения плотности дефектов и отклонения от заданного элементного состава.

Наращивание каждого из указанных слоев полупроводниковой гетероструктуры при нарушении указанных значений временного диапазона недопустимо из-за не обеспечения заданных толщин слоев полупроводниковой гетероструктуры.

Наращивание каждого из указанных слоев полупроводниковой гетероструктуры при выходе в них содержания химических элементов за указанные пределы не допустимо из-за резкого увеличения механических напряжений.

Итак, совокупность существенных признаков заявленного способа изготовления полупроводниковой гетероструктуры для мощного полевого транзистора СВЧ в полной мере обеспечит указанный технический результат - снижение плотности дефектов и повышение выхода годных полупроводниковой гетероструктуры, повышение выходной мощности, полевого транзистора СВЧ и выхода его годных.

Примеры конкретной реализации заявленного способа изготовления полупроводниковой гетероструктуры для мощного полевого транзистора СВЧ.

Пример 1.

На монокристаллической полуизолирующей подложке арсенида галлия GaAs-S-INS-EPD1000-T62(76,2)M/LE-AV-LM Hitachi Gable толщиной 650 мкм посредством метода газофазной эпитаксии на установке (AIX 2400 G3) в едином технологическом цикле выращивают прямую последовательность слоев заявленной полупроводниковой гетероструктуры -

буферный слой GaAs при температуре 565°C, потоке технологических газов, ммоль/с: арсина 1,12, триметилгаллия 0,066, в течение 1200 с,

донорный слой n⁺-GaAs при температуре 610°C, потоке технологических газов, ммоль/с: арсина 2,46, триметилгалли 0,126, моносилана 0,005, в течение 6 с,

спейсерный слой GaAs при температуре 610°C, потоке технологических газов, ммоль/с: арсина 4,02, триметилгаллия 0,126, в течение 10 с,

канальный слой In_yGa_1-yAs при температуре 610°C, потоке технологических газов, ммоль/с: арсина 4,02, триметилгаллия 0,072, триметилиндия 0,048, в течение 20 с, при у, равном 0,24,

спейсерный слой Al_xGa_1-xAs при температуре 625°C, потоке технологических газов, ммоль/с: арсина 5,36, триметилгаллия 0,116, триметилалюминия 0,017, в течение 6 с, при x, равном 0,22,

донорный слой n⁺-Al_xGa_1-xAs при температуре 625°C, потоке технологических газов, ммоль/с: арсина 5,36, триметилгаллия 0,116, триметилалюминия 0,017, моносилана 0,012, в течение 10 с, при х, равном 0,22,

барьерный слой Al_xGa_1-xAs при температуре 625°C, потоке технологических газов, ммоль/с: арсина 5,36, триметилгаллия 0,116, триметилалюминия 0,017, в течение 18 с, при x, равном 0,22,

стоп-слой In_zGa_i-zP при температуре 625°C, потоке технологических газов, ммоль/с: триметилгаллия 0,053, триметилиндия 0,079, фосфина 17,9, в течение 11 с, при z, равном 0,49,

барьерный слой Al_xGa_1-xAs при температуре 625°C, потоке технологических газов, ммоль/с: арсина 5,36, триметилгаллия 0,116, триметилалюминия 0,017, в течение 60 с, при x, равном 0,22,

градиентный слой n⁺-Al_xGa_1-xAs при температуре 625°C, потоке технологических газов, ммоль/с: арсина 5,36, триметилгаллия 0,116, монотонном, линейном уменьшении триметилалюминия от 0,017 до ноля, моносилана 0,005, в течение 22 с, при x, равном 0,22,

контактный слой n⁺-GaAs из двух частей - нижней и верхней при температуре 625°C, потоке технологических газов, ммоль/с: арсина 5,36, триметилгаллия 0,116, моносилана нижней части - 0,005, верхней - 0,010, в течение - нижней части 150 с, верхней - 56 с,

причем для всех упомянутых слоев при потоке газа-носителя - водорода, ммоль/с, 11,2.

Примеры 2-5.

Изготовлены образцы заявленной полупроводниковой гетероструктуры аналогично примеру 1, но при других параметрах технологических режимов наращивания слоев полупроводниковой гетероструктуры, согласно формуле изобретения (примеры 2-3) и за ее пределами (примеры 4-5).

На изготовленных образцах полупроводниковой гетероструктуры была измерена плотность дефектов размером 0,2-1,6 мкм и 1,6-63,0 мкм на установке Surfscan 6220 согласно технологической карте КРПГ.57802.00046.

Изготовленные образцы полупроводниковой гетероструктуры были использованы для изготовления мощных полевых транзисторов СВЧ.

На изготовленных образцах мощных полевых транзисторов СВЧ была измерена выходная мощность на рабочей частоте 10 ГГц.

Данные сведены в таблицы 1-5, в каждой из которых отражены данные технологического режима соответственно примеру конкретной реализации заявленного способа изготовления полупроводниковой гетероструктуры.

Как видно из таблицы:

1. Образцы полупроводниковой гетероструктуры, изготовленные согласно заявленной формуле изобретения, имеют плотность дефектов от 1,51 см^-2 до 5,58 см^-2 размером дефектов (0,2-1,6) мкм и от 1,07 см^-2 до 6,44 см^-2 размером дефектов (1,6-63,0) мкм (примеры 1-3)

в отличие от образцов, изготовленных за пределами, указанными в формуле изобретения, плотность дефектов которых составляет от 95,6 см^-2 до 577,0 см^-2 размером дефектов (0,2-1,6) мкм и от 116,0 см^-2 до 992,0 см^-2 размером дефектов (1,6-63,0) мкм (примеры 4-5),

плотность дефектов образца-прототипа - 35,5 см^-2 размером дефектов (0,2-1,6) мкм и 46,7 см^-2 размером дефектов (1,6-63,0) мкм.

2. Мощные полевые транзисторы СВЧ, изготовленные на полупроводниковой гетероструктуре, изготовленной согласно заявленной формуле изобретения, имеют выходную мощность порядка 1,2 Вт/мм (примеры 1-3) в отличие от образцов - за пределами, указанными в формуле изобретения, выходная мощность которых порядка 0,8 и 0,3 Вт/мм (примеры 4-5 соответственно).

Данные относительно выхода годных прототипа отсутствуют.

Таким образом, способ изготовления заявленной полупроводниковой гетероструктуры для полевых транзисторов СВЧ обеспечит по сравнению с прототипом снижение плотности дефектов примерно в (6-23) и (7-43) раза в обеих группах размеров дефектов соответственно.

Выходная мощность полевых транзисторов составляет 1,2 Вт/мм, что на сегодня является хорошим результатом.

Источники информации

1. Патент РФ №2462786, МПК H01L 21/205, приоритет 28.02.2006, опубл. 27.09.2012 г.

2. Патент РФ №2473148, МПК H01L 21/205, приоритет 07.07.2011 г., опубл. 20.01.2013 г. - прототип.

Способ изготовления полупроводниковой гетероструктуры для мощного полевого транзистора СВЧ, включающий 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, отличающийся тем, что каждый из последовательности слоев заданной полупроводниковой гетероструктуры наращивают при следующих технологических режимах - буферный слой GaAs при температуре (550-580)°C, потоке технологических газов, ммоль/с: арсина (1,11-1,13), триметилгаллия (0,065-0,067), в течение (560-1480) с, донорный слой n⁺-GaAs при температуре (605-615)°C, потоке технологических газов, ммоль/с: арсина (2,45-2,47), триметилгаллия (0,125-0,127), моносилана (0,004-0,006), в течение (5-7) с, спейсерный слой GaAs при температуре (605-615)°C, потоке технологических газов, ммоль/с: арсина (4,01-4,03), триметилгаллия (0,125-0,127), в течение (8-12) с, канальный слой In_yGa_1-yAs при температуре (605-615)°C, потоке технологических газов, ммоль/с: арсина (4,01-4,03), триметилгаллия (0,071-0,073), триметилиндия (0,047-0,049), в течение (16-24) с, спейсерный слой Al_xGa_1-xAs при температуре (620-630)°C, потоке технологических газов, ммоль/с: арсина (5,35-5,37), триметилгаллия (0,115-0,117), триметилалюминия (0,015-0,019), в течение (4-8) с, донорный слой n⁺-Al_xGa_1-xAs при температуре (620-630)°C, потоке технологических газов, ммоль/с: арсина (5,35-5,37), триметилгаллия (0,115-0,117), триметилалюминия (0,015-0,019), моносилана (0,010-0,014), в течение (7-13) с, барьерный слой Al_xGa_1-xAs при температуре (620-630)°C, потоке технологических газов, ммоль/с: арсина (5,35-5,37), триметилгаллия (0,115-0,117), триметилалюминия (0,015-0,019), в течение (7-30) с, стоп-слой In_zGa_1-zP при температуре (620-630)°C, потоке технологических газов, ммоль/с: триметилгаллия (0,052-0,054), триметилиндия (0,077-0,081), фосфина (17,8-18,0), в течение (10-13) с, барьерный слой Al_xGa_1-xAs при температуре (620-630)°C, потоке технологических газов, ммоль/с: арсина (5,35-5,37), триметилгаллия (0,115-0,117), триметилалюминия (0,015-0,019), в течение (42-78) с, градиентный слой n⁺-Al_xGa_1-xAs при температуре (620-630)°C, потоке технологических газов, ммоль/с: арсина (5,35-5,37), триметилгаллия (0,115-0,117), монотонном, линейном уменьшении триметилалюминия от (0,015-0,019) до ноля, моносилана (0,004-0,006), в течение (18-26) с, контактный слой n⁺-GaAs из двух частей - нижней и верхней при температуре (620-630)°C, потоке технологических газов, ммоль/с: арсина (5,35-5,37), триметилгаллия (0,115-0,117), моносилана нижней части - (0,004-0,006), верхней - (0,009-0,011), в течение - нижней части (112-188) с, верхней - (38-74) с, причем в соответствующем упомянутом слое содержание химических элементов x, y, z определяются неравенствами 0,20≤x≤0,24, 0,21≤y≤0,28, 0,48≤z≤0,51 соответственно, наращивание проводят при потоке газа-носителя - водорода, ммоль/с (10,2-12,2).

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.

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.

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 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.

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.

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. .

Способ изготовления полупроводниковой структуры молекулярно-лучевой эпитаксией и установка для сублимационной молекулярно-лучевой эпитаксии // 2473148

Изобретение относится к микроэлектронике. .

Способ и установка для эпитаксиального выращивания полупроводников типа iii-v, устройство генерации низкотемпературной плазмы высокой плотности, эпитаксиальный слой нитрида металла, эпитаксиальная гетероструктура нитрида металла и полупроводник // 2462786

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. .

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.

Способ изготовления эпитаксиального слоя кремния на диэлектрической подложке // 2618279

Изобретение относится к области формирования эпитаксиальных слоев кремния на изоляторе. Способ предназначен для изготовления эпитаксиальных слоев монокристаллического кремния n- и p-типа проводимости на диэлектрических подложках из материала с параметрами кристаллической решетки, близкими к параметрам кремния с помощью химической газофазной эпитаксии. В качестве материала подложки могут использоваться, в частности, лейкосапфир (корунд), шпинель, алмаз, кварц. Способ заключается в расположении подложки в реакторе, нагреве рабочей поверхности подложки до 900-1000°C, подаче потока реакционного газа, содержащего инертный газ-носитель и моносилан, наращивании кремния до образования начального сплошного слоя на рабочей поверхности подложки, добавлении к потоку реакционного газа потока галогенсодержащего реагента и формировании эпитаксиального слоя кремния требуемой толщины. Начальный сплошной слой кремния наращивают со скоростью от 3000 /мин до 6000 /мин. После формирования данного слоя на рабочей поверхности подложки расход потока реакционного газа уменьшают, снижая скорость роста на 500-2000 /мин. К потоку реакционного газа добавляют поток насыщенного пара галогенида кремния или газообразного галогенсилана, значение расхода которого задают таким образом, чтобы скорость роста кремниевого слоя вернулась к значениям 3000-6000 /мин. Технический результат изобретения - получение слоя кремния высокого качества и снижение себестоимости процесса изготовления. 3 ил., 1 пр.

Способ выращивания эпитаксиальных пленок дисилицида стронция на кремнии // 2620197

Изобретение относится к способам получения эпитаксиальных тонкопленочных материалов, а именно новой фазы дисилицида стронция, обладающего в контакте с кремнием низкой высотой барьера Шоттки, и может быть использовано для создания контактов истока/стока в технологии производства полевых транзисторов с барьером Шоттки. Способ выращивания эпитаксиальных пленок дисилицида стронция на кремниевой подложке методом молекулярно-лучевой эпитаксии заключается в осаждении атомарного потока стронция с давлением PSr=(0,5÷3)×10-8 Торр на предварительно очищенную и нагретую до Ts=500±20°С поверхность подложки кремния до формирования пленки дисилицида стронция требуемой толщины. Техническим результатом заявленного изобретения является создание технологии формирования эпитаксиальных пленок SrSi2 методом молекулярно-лучевой эпитаксии, ориентация которых определяется подложкой, что позволит выращивать пленки с различными заданными свойствами. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Применение вакуумного осаждения германия из газовой среды германа в качестве способа удаления диоксида кремния с рабочей поверхности кремниевой подложки и способ изготовления монокристаллической плёнки германия на кремниевой подложке, включающий указанное применение // 2622092

Группа изобретений относится к технологии вакуумной эпитаксии германия или германия и кремния, включающей применение вакуумного осаждения германия из газовой среды германа в качестве способа удаления естественно образовавшегося или сформированного защитного слоя диоксида кремния с рабочей поверхности химически очищенной кремниевой подложки на этапе - ее подготовительной вакуумной очистке перед вакуумным осаждением германия или германия и кремния на указанную подложку для получения соответствующей эпитаксиальной пленки. Технический результат изобретения - повышение эффективности подготовительной вакуумной очистки рабочей поверхности кремниевой подложки за счет обеспечения высокой степени удаления диоксида кремния при одновременном повышении технологичности сочетаемости указанного удаления с последующей вакуумной эпитаксией, а также расширение актуального технологического арсенала вакуумной эпитаксии, удовлетворяющего растущим требованиям высококачественного полупроводникового производства. Для достижения указанного технического результата предлагается применение вакуумного осаждения германия из газовой среды германа путем пиролиза последнего в присутствии источника тепла для указанного пиролиза в виде резистивного нагревательного элемента, изготовленного из тугоплавкого металла и расположенного над нагретой химически очищенной кремниевой подложкой, в качестве способа удаления диоксида кремния с рабочей поверхности указанной подложки в условиях ее нагрева до температуры, превышающей технологическую температуру этой подложки, поддерживаемую при последующей вакуумной эпитаксии полупроводникового материала на основе германия, на величину, подбираемую в зависимости от степени наличия диоксида кремния на рабочей поверхности химически очищенной кремниевой подложки. Техническим результатом способа изготовления монокристаллической пленки германия на кремниевой подложке является повышение качества получаемой монокристаллической пленки германия за счет высокотехнологичной подготовительной вакуумной очистки рабочей поверхности кремниевой подложки перед началом формирования указанной пленки. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ получения антимонида галлия с большим удельным электрическим сопротивлением // 2623832

Изобретение относится к электронной технике, а именно к способам изготовления антимонида галлия с большим удельным электрическим сопротивлением, применяемым в производстве полупроводниковых приборов. В способе изготовления антимонида галлия с большим удельным электрическим сопротивлением, включающем выращивание антимонида галлия методом эпитаксии на подложке из антимонида галлия, при этом процесс выращивания антимонида галлия осуществляют методом газофазной эпитаксии из металлорганических соединений при температуре в диапазоне от 550 до 620°С при обеспечении превышения содержания атомов сурьмы по отношению к содержанию атомов галлия в газовой фазе в 20-50 раз. Техническим результатом изобретения является создание способа промышленного изготовления GaSb с большим удельным электрическим сопротивлением.

Способ изготовления гетероэпитаксиального слоя кремния на диэлектрике // 2646070

Изобретение относится к полупроводниковой технике, а именно к области изготовления гетероэпитаксиальных слоев монокристаллического кремния различного типа проводимости и высокоомных слоев в производстве СВЧ-приборов, фото- и тензочувствительных элементов, различных интегральных схем с повышенной стойкостью к внешним дестабилизирующим факторам. Способ изготовления гетероэпитаксиального слоя кремния на диэлектрике включает формирование ростовых кремниевых островков на поверхности диэлектрической подложки (сапфир, шпинель, алмаз, кварц) с последующим наращиванием начального слоя кремния путем термического разложения моносилана, его термообработку в течение времени, достаточного для устранения структурных дефектов, образовавшихся в результате релаксации напряжений кристаллической решетки кремния, и продолжение наращивания слоя кремния до требуемых значений толщины, при этом наращивание начального слоя кремния осуществляют при температуре 930-945°C до момента слияния ростовых кремниевых островков и образования сплошного слоя, температуру термообработки устанавливают в пределах 945-975°C, а температуру роста слоя требуемой толщины задают не менее 960°C. Технический результат изобретения - повышение структурного качества и однородности распределения удельного сопротивления по толщине гетероэпитаксиального слоя кремния на диэлектрике. 4 ил.

Способ изготовления полупроводниковой структуры // 2646422

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии получения кремниевых пленок на сапфире с пониженной дефектностью. В способе изготовления полупроводниковой структуры проводят отжиг подложки в атмосфере водорода в течение 2 часов при температуре 1250°C с последующим наращиванием пленок кремния пиролизом силана в атмосфере водорода при температуре 1000-1030°C в два этапа: сначала выращивают n+-слой кремния, легированный из PH3, с концентрацией примеси 1020 см-3, со скоростью роста 5 мкм/мин, затем наращивают n-слой кремния, легированный AsH3, с концентрацией примеси 4*1015 см-3, со скоростью роста 2,3 мкм/мин, с последующим термическим отжигом при температуре 600°C в течение 15 минут в атмосфере водорода. Затем формируют n-канальные полевые транзисторы и электроды стока, истока и затвора по стандартной технологии. Предложенный способ изготовления полупроводниковой структуры позволяет повысить процент выхода годных приборов и улучшить их надежность. 1 табл.