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

чил так .называемый «эпик-процесс» с осаждением поліі-

•юр металлического кремния. в «окисные карманы». По совершенству структуры и электрофизическим свойст­ вам эпитаксиальные слои кремния, германия п арсени­ да галлия не уступают массивным монокристаллам, по­ лученным из расплава или даже превосходят их. При­ ведем следующий пример. В СШ А по заданию NASA для сверхзвуковой авиации, космических применений, а также для приборов, работающих с повышенной на­ дежностью в обычных условиях без специального кон­ троля окружающей среды, проводится разработка высо­ котемпературных полупроводниковых приборов на базе

« -переходов показало, что плотность обратного тока при 300°С в структурах, полученных обычной диффузией, составляет 3,4-ІО-2 — 7,4-ІО-1 мкА-см-2 в гетероэпитакеиальных структурах на сапфире и шпинели, получен­ ных кристаллизацией из тазовой фазы, 1 • ІСНмкА-ом-2, и, наконец, в структурах, полученных изоэпитаксией из

более низкие. Важно также, что при включении диффу­

рехода. Поскольку арсенид .галлия относится к наибо­ лее трудным материалам полупроводниковой электро­ ники, приведенные результаты следует считать круп­ ным достижением ГМ Л .

Методы кристаллизации из газовой фазы позволили

13

Г л а в а I

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ГАЗОФАЗНОЙ МИКРОМЕТАЛЛУРГИИ ПОЛУПРОВОДНИКОВ

ПРОЦЕССЫ И МЕТОДЫ ГМП

Классификация, предлагаемая в настоящем 'разделе, не носит характера твердо установленной схемы. Автор ставил перед собой лишь цель систематизировать рас­ сматриваемые проблемы и облегчить чтение книги. іСледует отметить жесткую 'взаимосвязь физико-химических и аппаратурно-технологических особенностей методов ГМ П со структурными и электрофизическими свойства­ ми получаемых кристаллов, что затрудняет создание единой схемы, в которой 'были бы отражены все важ­ нейшие вопросы и при этом сохранена необходимая яс­ ность. В настоящем разделе приводится несколько схем, каждая из которых строится по саіиостоятельному прин­ ципу и таким образом отражает только одну из сторон этой многогранной области1.

Физико-химические особенности процессов ГМ П

'Следует различать четыре основных типа процессов газофазной микрометаллургии.

1. Перенос из конденсированного источника за сч фазовых превращений: испарение (сублимация)— кон­ денсация без участия химических реакций. Это возмож­ но, очевидно, для всех элементарных полупроводников, а также для соединений, обладающих достаточно низ­ кой упругостью диссоциации вплоть до «температуры испарения» (при которой упругость пара составляет Ш-2 мм рт. ст. или выше). К числу последних относят­ ся сульфид PbS и другие соединения свинца [34], кар­

15

2. Перенос с диссоциацией из конденсированного ис­ точника; этот метод применим, например, для 'соедине­ ний Лш £ ѵ , ЛП5 ѴІ:

Первые*два типа процессов и некоторые реакции, принадлежащие к третьему типу, могут служить осно­ вой для полностью «двтономных» процессов газофазноң

16

в

лом процесса. Автономіные процессы реализуются «в ста­ тических (закрытых), динамических (проточных) «и ква-

вгѵчно - техн« .в кая е>;лЗлмотака С С О Р

ЭКЗЕМПЛЯР

Ga + AsCl3 -I- 1Va Hb- GaCl + 2 HCl + V4 As4 +

+ Ѵг H2 - GaAs + 3 HCl

реакцию было бы точнее назвать «транспортной по ком­ пот ейту таллию»). Такие процессы, равно как и четвер­ тый тип, где .все компоненты непрерывно вводятся в ре­ актор, осуществляются только в открытых системах -(рис. 2,6 и в). В закрытых системах они могут проводиться лишь по режиму работы «на истощение», т. е. 'нестацио­

нарно.

Физический принцип переноса без участия реаген­ тов-посредников (первые два типа процессов) очень близок к так называемому напылению ів вакууме. Од­ нако режимы масеообмеиа '.различны: молекулярные пучки— в одном случае, диффузия, конвекция или ла­ минарное течение газов — в другом. Это отличие весьма существенно. Так, в процессах ГМ П маскирование при­ жимными масками малоэффективно, поскольку газовая диффузия интенсивно протекает даже в микронных за­ зорах. С другой стороны, здесь эффективны «контактные» маски — окислы, нитриды и т. п., которые при напыле­ нии в вакууме могут применяться лишь в специальных условиях.

В отличие от вакуумного напыления, скорость роста пленок в процессах ГМ П сравнительно слабо зависит от расстояния между источником и подложкой, но в боль­ шой степени определяется геометрией реактора в целом и расположением его в пространстве. Соотношение меж­ ду скоростью кристаллизации на подложке и элементах конструкции в процессах ГМ П зависит при прочих рав­ ных условиях от состояния их поверхности, которое в ходе процесса может изменяться. Таким образом усло­ вия осаждения, вообще говоря, нестационарны. Эти особенности присущи всем методам ГМ П . Но основным фактором, характеризующим газофазные методы микрометаллургии, являются особенности механизма элемен­ тарных физических и физико-химических процессов кристаллизации. Эти процессы, сравнительно слабо ме­ няющиеся в зависимости от .режима маесообѳна, стано­ вятся весьма специфичными, если 'Кристаллизация про­ текает с участием химических реагентов-посредников. Последние не определяют фазового состояния продукта,

1§