Н.С. Зефиров - Химическая энциклопедия, том 4 (1110091), страница 38
Текст из файла (страница 38)
Прй выращивании монокристаллов разлагающихся саед. (1ЛА8, ОаА8, 1пР, ОаР, СПТе, РЬТО и др.) расплав герметизируют слоем жидкого флюса (В,О,) и вытягивают монокрисгаллы, погружая затравку в расйлав через флюс и поддерживая в рабочем объеме над расплавом одределеиное давление инертного газа. Часто процесс вытягивания осуществляют в камерах высокого давления, совмешая процесс выращивания монокрнсталлов с предварит. синтезом саед. под слоем флюса (ОаА8, 1пР, ОаР и др.). Для выращивания монокристаллов П. м.
также широко используют методы направленной и зонной кристаллизации расплава в контейнере. В случае разлагающихся саед, для получения монокристаллов требуемого сгехиометрич. состава процесс проводят в запаянных кварцевых ампулах, поддерживая равновесное давление варов летучего компонента над расплавом; часто для этого требуются камеры высокого давления, в к-рых поддерживается противодавление инертного газа. При получении монокристаллов необходимой кристаллографич.
ориентации используют ориентированные соответствующим образом монокристаллич. затравки. Для выращивания монокристаллов П.м., обладающих подходящим сочетанием плотности и поверхностного натяжения расплава, используют метод бестигельной зонной влавки, Наиб. распространение этот метод получил в технологии получения монокристаллов Я, имеющего сравнительно невысокую плотность и достаточно большое поверхностное натюкение расплава.
Отсутствие контакта расплава со стенками контейнера позволяет получать этим методом наиб. чистые монокрнсталлы. Обычно процесс выращивания монокристалла совмещают с предварит. дополнит. очисткой П.м. зоиной плавкой. Для получения монокрисгаллов ряда тугоплавких разлагающихся полупроводниковых саед. (напра СПЯ АЛБ, ЯС, А)Х н др.) используют кристаллизацию из газовой фазы (методы сублимации и хим. транспортных р-ций). В случае если при вырицивании монокристаллов не удается получить саед. требуемого сгехиометрич, состава, кристаллы разрезают на пластины, к-рые подвергают дополнит. отжигу в парах недостающего компонента. Наиб.
часто этот прием используют в технологии получения моиокристаллов узкозонных саед. типа АиВш и АшВ"', где собств. точечные дефекты сильно влияют на концентрацию и подвижность носителей тока, т.е. проявляют высокую электрич. активность (РЬТе, РЬ„Бп! „Те, СП„Нд, Те и др.). Прн этом удается снизить концентрацию носятелей заряда в кристаллах на носк. порядков. Для выращивания профилированных монокристалов П. м. (ленты, прутки, трубы, и т, д.) используют метод Степанова.
Широко распространено получение П.м. в виде моиокристаллич. пленок на разл. рода монокристаллич. подложках. Такие пленки ваз. эпитаксиальными, а процессы их получения-зпитаксиальным наращиванием. Если эпитаксиальная пленка нарацивается на подложку того же в-ва, то получаемые структуры иаэ, гомоэпитаксиальными; при наращивании на подложку из др.материала-гетероэпитаксиальными. Возможности получения тонких и сверхтонких однослойных и многослойных структур разнообразной геометрия с шврокой вариацией состава и электрофиз. св-в по толщине и пов-сти наращиваемого слоя, с рсзквьчц границами р-н-переходов и гетеропсреходов обусловливают широкое использование методов зпитаксиального наращивания в микроэлектронике в интегральной оппше, в практыке создания больших и быстродействующих интегральных схем, а также оптоэлектронных приборов (см. Лланарнач технология). Для получения эпнтаксиальных структур П.м.
используют методы жидкостной, гаэофазной н молекулярно-пучковой эпнтаксии. Методом яшдкостной эпитаксии получают гомо- и гетерозпитаксиальные структуры на основе саед. типа А'"В', А"В»', А'»Вч и их твердых р-ров. В качестве р-рителя обычно используют расплав нелетучего компонента соответствующего соединеныя. Наращивание эпитаксиального слоя проводят либо в режиме программируемого сннжеши т-ры, либо из предварительно переохлажденного расплава.
Этим методом можно воспроизводимо получать многослойные структуры с толшивами отдельных слоев до -0,1 мкм при толшннах переходных слоев на гетерограннцах порядка десятков нм. Наиб. распространенными методами газофазной эпитаксни являются: хлоридная, хлоридно-гыдридная и с применением мсталлоорг. соединений. При хлоридной эпитаксии в качестве исходных материалов используют летучие хлориды элементов, входящих в состав П.м. Исходными материалами при хлоридно-гидридной эпитаксиы являются летучие хлориды и гилрвды соответствующих элементов, а при эпитаксыи с применением летучих металлоорг.
саед. используют также летучие гидриды. Процессы осуществляют в реакторах проточного типа, транспортирующим ~азам является Нз. Все исходные материалы и Нз подвергают предварит. глубокой очистке. Преимущества зпитаксиального наращивишя пленок с применением металлоорг. соедл отсутствие в газовой фазе клорсодержащих компонентов, химически взаимодействующих с подложкой, низкие рабочнс т-ры, простота аппаратурного оформления, легкость регулирования толщины и состава эпитаксыальньи слоев.
Метод обеспечивает создание многослойных структур с тонкими, однороднымн по толщине слоями ы резкими границами раздела и позволяет воспроизводимо получать слои толщиной менее 1О нм пры ширине переходной областы менее 1-5 нм. Его шыроко используют ггля выращивания эпитаксиальных структур саед. типа А" В», АвВ»', А'»В" н твердых р-ров на их основе. Получение зпвтаксиальных структур % и Пе осуществляется в процессе водородного восстановления соотв. хлоридов илн термич, разложением гндрыдов.
Перспективен метод молекулярно-пучковой эпнтаксиы. Процесс ос»ществлягот в условиях глубокого вакуума (1О " †!О ' мм рт.ст.) при использовании мол. пучков соответствующих элементов. Применение особо чистых исходных в-в, создание многокамерных установок с охяаждаемыми до низких т-р и вращающнмыся держателями подложек позволяют резко повысить чистоту выращнваемых слоев и нх однородность. Разработан метод получения эпитаксиалъных композиплй, содержащих песк. летучих компонентов.
Существенно повышается «гибкость» процес са применением при наращивании слоев и их легировании ионных пучков, а также летучих саед. в качестве источников соответствующих элементов. Детальное исследование механизмов кристаллизашш позволило оптимизировать условия травления подложек с получением атомно. гладких и атомно-чистых пов-стей, увеличить скорости роста слоев при сохранении рекордно низких т-р эпитаксиальиого наращивания. Все это позволяет получать этим методом многослойные эпитаксиальные структуры со сверхтонкимы слоями н наим. толщннами переходных слоев. Метолом молекулярно.
пучковой зпитаксни выращивают эпитаксиальные композиции %, саед. тыла Ав'В» АЯВ»' А'»В»' и твердых р-ров на их основе. 113 ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ 61 Применение низкотемпературных методов эпитаксни решает не только проблему создания гетеропереходов с (!езкчцац г7шццйцяв (!цзйсйв А р-цА070АОАОА, АО А 060- собствует совершенствованию создаваемых эпитаксиальиых композиций. Прогресс в развитии низкотемпературной молекулярно-пучковой эпвтаксии и эпнтаксии с применением металлоорг. саед.
позволил пол»жгнть высококачеств. гетерострухтуры ряда саед. типа А В» на кремниевых подложках (ПаАзгй), ОаАз — ПаА1Аз/%, 1пР/%, ПаР/з!). Это открывает новые возможности на пути интеграции электронных устройств и повьппения их быстродействия. Получение однородных по толщвне с заданным распределением состава и электрич.
св-в тонких и сверхтонких эпитаксиальных слоев с резкими р-н-переходами ы гстерограннцами сделало реальным создание многослойных композиций со сверхтонкими слоями, к-рые представляют собой, по сути, новый тип П. м., т.к. их св-ва определяются характером распределения, толщинами и составом входящих в них слоев. Толщины отдельных слоев м. б. доведены до величаи, меньших длины сноб. пробега электронов, что позволяет «конструировать» ванную структуру полупроводника. По существу, речь идет о новом направлении в технике выращивания монокрцсталлов — кристаллоинженерии, создании периоднч. структур с ультратонкими слоями — сверхрсшеток, физ.
св-ва к-рых определяются квантоворазмернььми эффектами. Легнроваиие. Для получения П.м. электроыыого типа проводимости (н-типа) с изменяющейся в широких пределах концентрапией носителей заряда (электронов) обычно используют донорные примеси, образующие «мелкие» энергетич. уровни в запрещенной зоне вблизы дна зоны проводымости (энергия ионизации < 0,05 эВ). Для П.м. дырочного типа проводимости (р-типа) аналогичная задача решается путем введения акцепторных примесей, образующих «мелкие» знергетич. уровни в запрещенной зоне вблизи потолка валентной зоны.
Такис примеси при комнатной т-ре практически волностъю вонизоваыы, так что их концентрация прыблизительно равна концентрацыи носителей заряда, к-рая связана с подвюкностями носителей соотношениями: о„ = ер„н для П.м. н-типа и о = ер,р для П.м. р-типа (о„ и о, — йроводимость; р„ и р — подвижносты электронов и дырок соответственно). Для Пе н % осн. донорными легирующнми примесями являются элементы Ч гр. псриодич. системы: Р, Аз, БЬ, а акцепторнымн — элементы П1 грл В, А), Па.
Для саед. типа АыВ»-соотв. примеси элементов»з гр. (Я, Яе, Те), а также Яп, и этементов Н гр. (Ве, МВ Хп, Сд). Элементы 17 гр. (%, бе) в зависимости от условий получения кристаллов и эпитаксвальных слоев саед. типа А'«В» могут проявлять как донорныс, так и акцепторные св-ва. В саед. типа АЯВ»' н А' В»' поведение вводимых примесей сильно осложняется присутствием собств.
точечных структурных дефектов. Необходимые тип и величина проводимости в ннх обычно достигаются прецизионным регулированием отклонения состава от стехиометрического, обеспечивающего заданную концентрацию определенного типа собств. точечных дефектов структуры в кристаллах 1(еречисленные выше легнрующие примеси образуют, как правило, твердые р-ры замещения и обладают достаточно высокой р-римостью (10"-10'е атомов/см') в широком интервале т-р. Р-римость их носыт ретрогралный характер, при этом максимум р-римости приходится на температурный интервал 700 — 900'С в Пе, 1200 — 1350'С в % ы 1!ОО- 1200'С в ПаАз.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
