Файл: Дорфман В.Ф. Газофазная микрометаллургия полупроводников [Текст] 1974. - 190 с.pdf

родным распределением легирующих примесей, а при выращивании гетероструктур и сложных полупроводни­ ков— к более существенному структурному и морфоло­ гическому нарушению вплоть до образования поликрис­ талла. Таким образом, «генетически» все основные де­ фекты связаны главным образом с переходными процес­

Ge—(Cl, <950—il050° для Si—G l и т. д.) характерные дис­ локационные нарушения структуры и вицинальные фи­ гуры микрорельефа. Соответствие между этими дефекта­ ми может проявляться и непосредственно, поскольку в ок­ рестности оси вицин алы-іой пирамидынередкояаблюдается скопление торчковых дислокаций (рис. 32). Дисло­ кационные пучки могут приводить к определенному ус­ корению роста, способствующему развитию внциналей, и,

Рис. 32. Выход пучка дислокаций у вершины вицннальной пирамиды (германий, толщина слоя 40 мкм).Х400

127

напротив, у вершины вицннали вследствие ускоренного роста структура может ухудшаться до поликристаллнческой (см., например, [73]). Однако обычно это эффек­ ты второго порядка. Дислокационные нарушения и внцинали, по-впдимому, возникают независимо, но на общих центрах — окисленных, загрязненных и механически на­ рушенных участках подложки. С повышением темпера­ туры иа тех же центрах образуются дефекты упаковки. Одновременно впшінальный микрорельеф переходит в неограненный. Этот переход, очевидно, вызывается из­ менениями механизма гетерогенных процессов в хемосорбционном слое и относительной роли диффузионных и бездпффузиониых процессов формирования эпитаксиаль­ ных слоев. Переход от внцинальных пирамид к образо­ ванию неограненных форм наблюдается также при по­ вышении давления активных компонентов газовой фазы, что связано с отравлением элементов микрорельефа продуктами реакции. Как и при высоких температурах, здесь лимитирует эффективная скорость массообмеиа хемосорбционного слоя с газовой фазой. Напротив, вицинальный микрорельеф образуется в таких условиях, когда лимитируют собственно гетерогенные реакции, т. е. распад адсорбированных молекул.

іВсе приведенные соображения носят, конечно,весьма общий и качественный характер, и для детального объяс­ нения взаимосвязи между различными типами дефек­ тов в эпитаксиальных слоях требуется еще исследование механизма 'кристаллизации. С практической точки зре­ ния весьма обнадеживающим является тот факт, что небольшое число факторов — чистота подложки и газо­ вой фазы, а также режим начального периода процес­ с а — определяют образование всех основных дефектов.

Г л а в а III

ПУТИ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССОВ ГАЗОФАЗНОЙ МИКРОМЕТАЛЛУРГИИ

ОПРЕДЕЛАХ СКОРОСТИ РОСТА КРИСТАЛЛОВ

ВПРОЦЕССАХ ГМП

Максимальные пределы скорости газофазного метал­ лургического процесса ограничиваются тремя фактора­ ми: 1) достижимой скоростью осаждения вещества;

128

2) скоростью десорбции и отвода продуктов реакций, не­ обходимой для получения чистого кристалла; 3) кине­ тикой процессов упорядочения структуры осадка.

Нередко принимается как самоочевидное утвержде­ ние, что структура эпитаксиальных слоев ухудшается с увеличением скорости роста, однако в действительности «резервы» процессов упорядочения при росте из газовой фазы весьма велики. Монокристаллические слои, не со­ держащие двойников, с низкой плотностью дефектов упаковки и дислокаций получаются при скоростях кри­ сталлизации по крайней мере до 1500 мкм/ч для кремния

метод [13]). Интересно отметить, что при взрывном ме­ тоде испарения скорость монокристаллического роста германия достигает 10е мкм/ч при 550°С, хотя здесь оп­ ределенную роль могут играть, вероятно, кооперативные

.процессы.

Некоторые представления о предельно допустимой скорости кристаллизации (табл. 11), совместимой с ро­ стом правильного кристалла, можно получить из следу­

1100—1250°С. Характеристическую величину энергии ак­

эВ, а для скачка из иекогерентной позиции в соседнюю

когерентную Е пд ~ 0,5 эВ. Учитывая, что рост кремния из расплава происходит при 1400°'С, найдем, что отно­ шения (у) экспоненциальных множителей для вероятно­ стей этих микропроцессов при росте из расплава и из

газовой фазы у=ехр (-^ ~ ^ -£ „д)и у' = ехр(^ ~ ^ £пД),

имеют величину порядка 1'. Аналогичный результат по­ лучается для хлоридного метода кристаллизации герма­ ния. Минимальные температуры, при которых практичес­ ки получались эпитаксиальные слои германия иодидным методом, ~ 280—320°С (при более низких температурах очень мала упругость пара иодидов). Для этих условий у ;» ІО4; y ' « 102. Предельная скорость роста монокрис­ таллов из газовой фазы во всяком случае не ниже

У

** Практически реализуемая скорость ниже на 1—'1,5 порядка.

*4 Скорости испарения вычислены по упругости пара и упругости диссо­ циации.