CS203298B1 - Způsob přípravy tenkých epitaxních vrstev galiumarsenidu - Google Patents
Způsob přípravy tenkých epitaxních vrstev galiumarsenidu Download PDFInfo
- Publication number
- CS203298B1 CS203298B1 CS12578A CS12578A CS203298B1 CS 203298 B1 CS203298 B1 CS 203298B1 CS 12578 A CS12578 A CS 12578A CS 12578 A CS12578 A CS 12578A CS 203298 B1 CS203298 B1 CS 203298B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- substrate
- gaas
- hydrogen
- preparation
- temperature
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 14
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 26
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 12
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 12
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 10
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 10
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 4
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims description 3
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims description 3
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 claims description 2
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 claims 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 19
- OEYOHULQRFXULB-UHFFFAOYSA-N arsenic trichloride Chemical compound Cl[As](Cl)Cl OEYOHULQRFXULB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- XOYLJNJLGBYDTH-UHFFFAOYSA-M chlorogallium Chemical compound [Ga]Cl XOYLJNJLGBYDTH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000005516 deep trap Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
(54) Způsob přípravy tenkých epitaxních vrstev galiumarsenidu
Vynález se týká způsobu přípravy tenkých epitaxních vrstev galiumarsenidu GaAs na poloizolačním substrátu GaAs.
Základním materiálem pro přípravu mikrovlnných prvků, například tranz'storů typu MESFET, které pracují na vysokých frekvencích, jsou tenké vrstvy galiumarsenidu GaAs nadeponované na poíoizolačních substrátech.
Pro dobrou funkci těchto prvků se vyžaduje, aby vrstva byla pouze desetiny mikrometru tlustá, homogenní s koncentrací volných nositelů v rozmezí 101617 cm'3 a aby pohyblivost nositelů proudu byla vyšší než 3500 cm2/Vsek.
K přípravě těchto vrstev se používá řada metod, například naparování, iontová implantace, epitaxní růst kapalné nebo plynné fáze. Mezi nejrozšířenější patří metoda epitaxního růstu z plynné fáze využívající chemického systému galium-chlorid arsenitý-vodík Ga-AsCl3-H2. Je založena na působení vodíku a par chloridu arzenitého na taveninu galia udržovaného na teplotě Ti v rozmezí 1123 až 1173 K, přičemž probíhá reakce
AsCl3 + 3/2 Hz -> 3 HC1 + As (1) a
HC1 + Ga - GaCl + 1/2 Hz (2)
Substrát GaAs je uložen v oblasti teploty Ta 973 až 1043 K. Teplota Ti a Ta se udržuje po celou dobu depozice na konstantní výši. Protože Tz je nižší než Ti dochází při teplotě T2 k přesycení plynné fáze, vypadávání pevné fáze podle reakce
GaCl + As + 1/2 Hz -> GaAs + HC1 (3) a nadeponování vrstvy.
Specifickým problémem přípravy epitaxních vrstev pro výkonné mikrovlnné prvky je depozice vrstev na poloizolační substrát GaAs. Tyto substráty jsou dotované chromém, který má silný kompenzující účinek, vytváří v GaAs hluboké pasti, což má za následek zvýšení odporu a snížení pohyblivosti o několik řádů.
Deponuje-li se na poloizolační substrát GaAs epitaxní vrstva výše uvedeným způsobem, dochází již při náběhu reakce k nárůstu vrstvy. Vlivem neustálených podmínek však dochází současně 1 k odleptávání substrátů a tím i k autodotaci vrstvy chromém. Tento efekt je zvláště výrazný v počáteční fázi depozice, to je v průběhu nárůstu prvního mikrometru vrstvy a postupným zarůstáním klesá. Aby bylo dosaženo žádoucích parametrů je nutno, aby depo203298
0 3 2 9 Β zice' tenkých vrstev na poloizolační substráty GáAs dotované chromém probíhala až pó ustálení reakce (1) a (2).
Dosáhne se toho například zasunutím poloizolačního substrátu GaAs do depoziční zóny až po dosažení ustálení reakce. Postup však vyžaduje komplikované zařízení s mechanickými posuvy, s elektronicky regulovanou pecí s třemi topnými zónami, z nichž dvě musí být tepelně dokonale vyvážené.
Jiný způsob je založen na vytváření ochranné mezivrstvy oddělující poloizolační substrát od vlastní funkční vrstvy. Nevýhodou tohoto způsobu je, že v průběhu depozice je nutno měnit několikráte podmínky růstu a to změnou průtoku přídavného vodíku a přídavné směsi vodíku s chloridem arzenitým. Způsob depozice touto metodou vyžaduje komplikovanější zařízení s dokonalou elektronickou regulací teploty s několika hmotovými regulátory průtoku a termostatů na udržování potřebné teploty sytičů obsahujících chlorid arzenitý.
Uvedené nevýhody se odstraní způsobem přípravy tenkých vrstev galiumarsenidu deposicí epitaxní technikou z plynné fáze za pomoci chemického systému galium-chlorid arsenitý-vodík na substrátu GaAs působením chloridu arsenitého s vodíkem na dotovaný zdroj podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že před náběhem reakce se zahřeje zdroj i substrát na teplotu 1123 až 1153 K a po náběhu a ustálení reakce se nárůst epitaxní vrstvy provede řízeným snižováním teploty substrátu z 1123 až 1153 K na teplotu 1023 až 1053 K.
Výhodou, způsobu podle vynálezu je dosažení tenkých, řádově desetiny μτη tlustých epitaxních vrstev GaAs, které jsou vhodné pro přípravu mikrovlnných prvků, jednoduše na prostém zařízení bez složitého regulačního systému.
Principem vynálezu je, že se teplota subštrátu před náběhem reakce upraví tak, aby po ustálení reakce byl parciální tlak .chemických zplodin nad zdrojem a substrátem v rovnováze. Po dosažení tohoto stavu se jednorázovou změnou výkonu ohřevu substrátu snižuje teplota, přičemž dochází k postupnému přesycení plynné fáze a vypadávání pevné fáze, která se nadeponuje na substrát. Rychlost depozice jě zpočátku malá a postupným klesáním teploty se zvětšuje. Tím se dosáhne homogenní ukládání vrstvy s požadovanou koncentrací a relativně vysokou pohyblivostí.
Postup přípravy tenké epitaxní vrstvy GaAs na substrát GaAs podle vynálezu je uveden pro názornost v náledujícím příkladě.
Příklad provedení
Povrchově upravený poloizolační substrát GaAs se uloží do aparatury, ve které se nachází zdroj, to je galium s obsahem dotačně látky řádově 1016 cnr3. Do aparatury se vpusti vodík. Zdroj materiálu a substrát se zahřeje pomocí dvou elektrických odporových pecí na teplotu Ti a Tz, kde Ti = T2 = = 1153 K. Po dosažení teploty sé vodík nasytí v sytiči parami chloridu arzenitého tak, aby parciální tlak AsCb byl 1 až 2,104 Pa. Průtok vodíku a parciální tlak chloridu arzenitého zůstává po celou dobu procesu konstantní. Směs par se vpustí do. prostoru, ve kterém se nachází ohřátý zdroj. Dochází k náběhu reakce 1 a 2. Po ukončení náběhu a ustálení podmínek, to Je asi 3 až 5 minut, se sníží jednorázově výkon pece vyhřívající substrát. V prostoru, ve kterém je umístěn substrát, pozvolná klesá teplota rychlostí asi 4 až 5 K/min a postupně narůstá epitaxní vrstva. Po dosažení tloušťky 0,5 ,um vrstvy se reakce vypnutím pecí a dávkováním chloridu arzenitého zastaví.
Claims (1)
- pRedmEtZpůsob přípravy tenkých epitaxních vrstev galiumarsenidu GaAs deposicí epitaxní technikou z plynné fáze za pomoci chemického systému galium-chlorid arsenitý-vodík na substrátu GaAs působením chloridu·/ arzenltého s vodíkem na dotovanýVYNÁLEZU zdroj, vyznačený tím, že před náběhem reakce se zahřeje zdroj i substrát na teplotu 1123 až 1153 K a po náběhu a ustálení reakce se nárůst epitaxní vrstvy provede řízeným snižováním teploty substrátu z 1123 až 1153 K na teplotu 1023 až 1053 K.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS12578A CS203298B1 (cs) | 1978-01-05 | 1978-01-05 | Způsob přípravy tenkých epitaxních vrstev galiumarsenidu |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS12578A CS203298B1 (cs) | 1978-01-05 | 1978-01-05 | Způsob přípravy tenkých epitaxních vrstev galiumarsenidu |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS203298B1 true CS203298B1 (cs) | 1981-02-27 |
Family
ID=5332842
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS12578A CS203298B1 (cs) | 1978-01-05 | 1978-01-05 | Způsob přípravy tenkých epitaxních vrstev galiumarsenidu |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS203298B1 (cs) |
-
1978
- 1978-01-05 CS CS12578A patent/CS203298B1/cs unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS6291494A (ja) | 化合物半導体単結晶成長方法及び装置 | |
| Hollan et al. | Influence of the growth parameters in GaAs vapor phase epitaxy | |
| US4642142A (en) | Process for making mercury cadmium telluride | |
| GB991560A (en) | Production of single crystal compounds | |
| CS203298B1 (cs) | Způsob přípravy tenkých epitaxních vrstev galiumarsenidu | |
| JPH10167898A (ja) | 半絶縁性ＧａＡｓ単結晶の製造方法 | |
| Clarke | Indium phosphide vapor phase epitaxy: A review | |
| US4692194A (en) | Method of performing solution growth of a GaAs compound semiconductor crystal layer under control of conductivity type thereof | |
| US4238252A (en) | Process for growing indium phosphide of controlled purity | |
| US3322501A (en) | Preparation of gallium arsenide with controlled silicon concentrations | |
| Watanabe | Anomalous Vapor Transport Reaction of GaAs with AsCl3 in H2 Gas Flow System | |
| JP3532245B2 (ja) | 混晶単結晶体の製造方法 | |
| CA1086611A (en) | Epitaxial growth of iiia-vb compounds at low temperatures | |
| JPS5934679B2 (ja) | 液体カプセル法による不純物の均一なド−ピング方法および装置 | |
| Hartmann et al. | Vapour phase epitaxy of wide gap II–VI compounds | |
| Pfann et al. | Batch Evaporation or Crystallization at Constant Composition by a Two‐Container Method | |
| Mizutani et al. | Vapor Etching of Boron Monophosphide by Gaseous Hydrogen Chloride | |
| Zschauer | Liquid-phase epitaxy of GaAs and the incorporation of impurities | |
| Hobgood et al. | Growth and Characterization of Semiconductor Silicon Carbide for Electronic and Optoelectronic Applications: An Industrial Perspective | |
| JPS6343333A (ja) | 気相エピタキシヤル成長方法 | |
| Koukitu et al. | Vapor-phase epitaxial growth of GaAs by the single flat temperature zone method | |
| Robertson et al. | Observations on the unrestrained growth of germanium crystals | |
| KR920010134B1 (ko) | GaAs단결정 성장시 단결정 확보를 위한 As증기압 제어방법 | |
| JPS6226568B2 (cs) | ||
| JPS6048900B2 (ja) | 砒化ガリウムの結晶成長方法 |