CS257558B1 - Method of arsenide gallium or indium phosphide oxidation - Google Patents
Method of arsenide gallium or indium phosphide oxidation Download PDFInfo
- Publication number
- CS257558B1 CS257558B1 CS857425A CS742585A CS257558B1 CS 257558 B1 CS257558 B1 CS 257558B1 CS 857425 A CS857425 A CS 857425A CS 742585 A CS742585 A CS 742585A CS 257558 B1 CS257558 B1 CS 257558B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- oxidation
- indium phosphide
- high vacuum
- gallium
- sample
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 5
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 title claims description 13
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 title claims description 13
- GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N Indium phosphide Chemical compound [In]#P GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 8
- -1 oxygen ions Chemical class 0.000 claims description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 9
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract description 4
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 abstract description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 abstract 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910005540 GaP Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- HZXMRANICFIONG-UHFFFAOYSA-N gallium phosphide Chemical compound [Ga]#P HZXMRANICFIONG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 2
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 2
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 229910000673 Indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N indium arsenide Chemical compound [In]#[As] RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000010849 ion bombardment Methods 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
Způsob oxidace arsenidu nebo fosfidu gallia nebo india, při kterém se na povrch materiálů určených k oxidaci působí ionty kyslíku ve formě fokusovaného svazku o energii v rozmezí 1 eV až 10 keV.A method of oxidizing an arsenide or a phosphide gallium or indium at which to surface materials intended to be oxidized by ions oxygen in the form of a focused energy beam in the range of 1 eV to 10 keV.
Description
Vynález se týká způsobu oxidace arzenidu nebo fosfidu gallia nebo india. Při výrobě mikroelektronických prvků se významně uplatňují tenké izolační vrstvy tedy i oxidové. Těch lze využít též k pasivaci povrchu základního materiálu a v planární technologii při přípravě diskrétních a integrovaných obvodů. Potřeby planární technologie vyžadují, aby se na povrchu aktivních vrstev mohly střídat dvourozměrné oblasti, které se výrazně liší svými elektrickými i krystalografickými vlastnostmi.The invention relates to a process for the oxidation of gallium or indium arsenide or phosphide. In the production of microelectronic elements, thin insulating layers, ie also oxide ones, are important. These can also be used for the passivation of the surface of the base material and in planar technology for the preparation of discrete and integrated circuits. The needs of planar technology require two-dimensional regions that vary significantly in their electrical and crystallographic properties on the surface of the active layers.
Takové struktury je možno vyrobit oxidací základního materiálu# neboť oxidové vrstvy vyhovuji uvedené podmínce a mimoto v oblasti epitaxe z molekulárních svazků představují plochy, na kterých se usazuje přírůstková vrstva bud amorfní nebo polykrystalická. Tak povstávají místa se zvýšeným elektrickým odporem, která mohou sloužit k oddělení jednotlivých polovodivých oblastí vytvářejících se v místech, kde oxidové vrstvy nevznikly. Tím lze nahradit maskování při epitaxním růstu z molekulárních svazků.Such structures can be made by oxidation of the base material since the oxide layers meet this condition and, moreover, in the epitaxy region of the molecular beams, the areas on which the incremental layer settles are either amorphous or polycrystalline. This results in locations with increased electrical resistance, which can serve to separate the individual semiconducting regions formed at the locations where the oxide layers have not formed. This can replace masking during epitaxial growth from molecular beams.
Výhodou epoxidových vrstev je, že mohou být odstraněny jednoduchým způsobem, bud ohřevem na vhodnou teplotu v ultravysokém vakuu, nebo v prostředí par arsenu nebo fosforu, čímž monokrystalická podložka může být opět odkryta. Při desorpci v prostředí těchto par zůstane stechiometrie vlastního materiálu zachována, zatímco při prosté desorpci v ultravysokém vakuu by stechiometrie mohla být porušena.The advantage of the epoxy layers is that they can be removed in a simple manner, either by heating to a suitable temperature in an ultra-high vacuum, or in the environment of arsenic or phosphorus vapor, whereby the monocrystalline substrate can be uncovered again. During desorption in the environment of these vapors, the stoichiometry of the material itself will be retained, while a simple desorption in the ultra-high vacuum could damage the stoichiometry.
Vytvořit oxidové vrstvy na povrchu látek typu galliumarsenidu, galliumfosfidu apod. je velmi nesnadné a obecně se provádí anodickou nebo termickou oxidací mimo technologický prostor. Oběma postupy lze vytvořit oxidové vrstvy vyhovující stechiometrie, ale protože se postup provádí v ultravysokovakuových komorách, je obtížné, časově náročné a z hlediska možné kontaminace připravených epitaxních vrstev nesprávné přemístit zpracovávané materiály do prostoru oxidace .It is very difficult to form oxide layers on the surface of galliumarsenide, gallium phosphide and the like and is generally carried out by anodic or thermal oxidation outside the process space. Both methods can produce stoichiometric oxide layers, but because the process is performed in ultra-high vacuum chambers, it is difficult, time consuming, and incorrect to move the materials to the oxidation area from the point of view of possible contamination of the prepared epitaxial layers.
Po ukončení oxidace se obvykle požaduje, aby na neoxidovaných částech byl proveden další nárůst epitaxní vrstvy, nebo napařovány kontaktní vrstvy apod. Proto oxidované vzorky musí být opět přemístěny do soustavy vysokého vakua a jejich povrchy očištěny od atomů a molekul absorbovaných z ovzduší (J. Vac. Sci. Technol., 16 (2) 1979, 290-294, H. J. Mussig et al. Proč. EMCG 82, Praha, D 79 (437), M. Láznička: IX. Int. Vacuum Congress, V. Int. Conf on Solid Surfaces, Ext. Abstr., Madrid 1983.).After the oxidation is completed, it is usually required that the epoxidized layer is further increased or the contact layers are vaporized on the non-oxidized parts. Therefore, oxidized samples must be transferred to a high vacuum system and their surfaces cleaned of atoms and molecules absorbed from the atmosphere (J. Vac Sci. Technol., 16 (2) 1979, 290-294, HJ Mussig et al Proc EMCG 82, Prague, D 79 (437), M. Laznicka: IX Int Vacuum Congress, V. Int Conf on Solid Surfaces, Ext. Abstr., Madrid, 1983.).
Zlepšení proti dosavadnímu stavu přináší způsob oxidace arsenidu nebo fosfidu gallia nebo india podle vynálezu. Jeho podstatou je pracovní postup, při kterém se na povrch materiálů, určených k oxidaci, působí ionty kyslíku o energii v rozmezí 1 až 10 000 elektronvoltů ve formě fokusovaného svazku. Tímto způsobem dochází k oxidaci dostatečně rychle.An improvement over the prior art is provided by the process for oxidizing the arsenide or gallium or indium phosphide of the invention. It is based on a process in which the surface of the materials to be oxidized is treated with oxygen ions with an energy in the range of 1 to 10,000 electron volts in the form of a focused beam. In this way, oxidation takes place sufficiently quickly.
Protože důsledkem interakce iontů s povrchem oxidovaných materiálů je v některých případech vznik poruch na rozhraní polovodič-oxid, a takové poruchy mohou způsobit degradaci elektrických a optických vlastností heteropřechodu, je třeba, aby energie iontů byla vhodně určena’, popřípadě aby v průběhu oxidačního pochodu byla měněna, a dále, aby teplota podložky byla vyhovující, protože žíhání základního materiálu za ultravysokého vakua vede ke snižování počtu poruch na povrchu a na rozhraní polovodič-oxid.Since the interaction of the ions with the surface of the oxidized materials in some cases leads to the formation of a semiconductor-oxide boundary, and such disturbances may cause degradation of the electrical and optical properties of the heterotransition, the ion energy needs to be appropriately determined or The temperature of the substrate is satisfactory since annealing of the base material under ultra high vacuum leads to a reduction in the number of surface and oxide semiconductor failures.
Význam vynálezu spočívá v tom, že při manipulaci s materiálem uvnitř soustavy ultravysokého vakua se zamezí kontaminaci, dále že oxidace může být kombinována v jednom technologickém postupu spolu s růstem epitaxních vrstev a dalšími operacemi, jako jsou napařování a naprašování. Tím mohou být pracovní postupy zjednodušeny, zrychleny i zkvalitněny a technologické postupy lze snadněji automatizovat. Kvalitativně nová možnost je dána psaním dvojrozměrných struktur pro účely planární technologie, zejména ve spojitosti s epitaxí z molekulárních svazků.The importance of the invention is that contamination is prevented when material is handled within the ultra-high vacuum system, furthermore that oxidation can be combined in one process together with epitaxial layer growth and other operations such as vapor deposition and sputtering. As a result, workflows can be simplified, accelerated and improved, and technology processes can be automated more easily. The qualitatively new possibility is given by writing two-dimensional structures for the purpose of planar technology, especially in connection with epitaxy from molecular beams.
Způsobem podle vynálezu je také možno využít iontů kyslíku k přípravě atomárně čistých povrchů polovodičů. Nejvýznamnější z tohoto hlediska je účinné odstraňování uhlíkových atomů, které jsou velmi často přítomny ve formě nečistot a působí degradaci povrchových vlastností pevných látek. Aplikace způsobu podle vynálezu jsou uvedeny v příkladech.Oxygen ions can also be used in the present invention to prepare atomically pure semiconductor surfaces. Most important in this respect is the effective removal of carbon atoms, which are very often present in the form of impurities and cause degradation of the surface properties of solids. Applications of the process of the invention are given in the examples.
PřikladlHe did
Oxidace fosfidu gallia (111) B *Oxidation of gallium phosphide (111) B *
Vzorék zbavený mastnoty a leptaný byl vpraven do komory na vysoké vakuum, která byla bez_ p prostředně nato vyčerpána na mezní vakuum systému 1x10 Pa. Povrch vzorku byl očištěn bombar2 dováním ionty xenonu o energii 400 eV a proudové hustotě 10 /íA/cm . Nato byl povrch vzorku žíhán 10 minut při teplotě 500 °C, načež vyčištěný a vyžíhaný vzorek byl vystaven po dobu pěti minut bombardování ionty kyslíku o energii 400 eV a o proudové hustotě 10 μΑ/cm .The greased and etched sample was introduced into a high vacuum chamber which was immediately pumped to the ultimate vacuum of the 1x10 Pa system. The sample surface was purified by bombing with 400 eV xenon ions and a current density of 10 µA / cm. Thereafter, the surface of the sample was annealed at 500 ° C for 10 minutes, after which the cleaned and calcined sample was subjected to bombardment with oxygen ions of 400 eV and a current density of 10 μΑ / cm for five minutes.
Příklad 2Example 2
Oxidace fosfidu gallia GaP (111) BOxidation of gallium phosphide GaP (111) B
Odmaštěný a oleptaný vzorek byl vložen do komory na vysoké vakuum, která byla vyčerpána —8 na mezní vakuum systému 1x10 Pa. Povrch vzorku byl očištěn bombardováním ionty xenonu o ener2 gii 400 eV a o proudové hustotě 10 ^uA/cm za současného žíhání při teplotě v rozmezí 300 až 350 °C. Nato byl povrch vzorků žíhán po dobu 15 minut při teplotě 350 °C a vyčištěný a vyžíhaný povrch vystaven po dobu pěti minut bombardování ionty kyslíku o energii 400 eV a o proudové 2 hustotě 10 'PA/cm .The degreased and etched sample was placed in a high vacuum chamber that had been exhausted - 8 to a 1x10 Pa system vacuum. The sample surface was purified by bombardment with 400 eV xenon ions and a current density of 10 µA / cm while annealing at a temperature in the range of 300 to 350 ° C. Thereafter, the surface of the samples was annealed for 15 minutes at 350 ° C and the cleaned and annealed surface was subjected to bombardment with oxygen ions of 400 eV and a current 2 density of 10 'PA / cm for five minutes.
Příklad 3Example 3
Oxidace galliumarsenidu GaAs (100)Galliumarsenide Oxidation GaAs (100)
Vzorek galliumarsenidu zbavený mastnoty a oleptaný byl vpraven do komory na vysoké vakuum, _ o která byla vyčerpána na mezní tlak 1x10 Pa. Vzorek se pak ohřál na teplotu v rozmezí 550 ažThe grease-free and etched sample of galliumarsenide was introduced into a high vacuum chamber, which was depleted to a limit pressure of 1x10 Pa. The sample was then heated to a temperature in the range of 550 to 550 ° C
580 °C a při této teplotě byl žíhán po dobu 5 minut. Povrch vzorku byl pak bombardován po dobu 2 minut kyslíkovými ionty o energii 4 keV a o proudové hustotě v rozmezí 75 až 100 ^A/cm .580 ° C and was annealed at this temperature for 5 minutes. The sample surface was then bombarded for 2 minutes with 4 keV oxygen ions and a current density of 75 to 100 µA / cm 2.
Příklad 4Example 4
Oxidace galliumarsenidu GaAs (100)Galliumarsenide Oxidation GaAs (100)
Vzorek GaAs byl vpraven do komory na vysoké vakuum, která byla vyčerpána na mezní tlak — fi oThe GaAs sample was introduced into a high vacuum chamber that had been exhausted to a limit pressure of
1x10 Pa, nato byl vystaven bombardování ionty Ar pod úhlem 30 při současném žíhání při teplotě 380 °C a napětí urychlujícím ionty 2 kV a při proudové hustotě 70 ^uA/cm2. Povrch vzorku se pak bombarduje kyslíkovými ionty ve formě fokusovaného svazku o energii 4 keV a proudové hustotě v rozmezí 75 až 100 ^A/cm po dobu pěti minut.1x10 Pa, then was subjected to Ar ion bombardment at an angle of 30 with simultaneous annealing at 380 ° C and a voltage accelerating ions of 2 kV and at a current density of 70 µA / cm 2 . The sample surface is then bombarded with oxygen ions in the form of a focused beam of 4 keV energy and a current density in the range of 75 to 100 µA / cm for five minutes.
Vynález je možno využít například při výrobě tranzistorů, polovodičových laserů a detektorů, při maskování oxidovou vrstvou, dále při výrobě některých tranzistorů se Schottkyho bariérou, pro čištění podložek před epitaxním růstem struktur všech polovodičových prvků a pro výrobu integrovaných obvodů s dvourozměrnými strukturami.The invention can be used, for example, in the manufacture of transistors, semiconductor lasers and detectors, in oxide masking, in the manufacture of some Schottky barrier transistors, to clean substrates before epitaxial growth of all semiconductor elements and to produce integrated circuits with two-dimensional structures.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS857425A CS257558B1 (en) | 1985-10-18 | 1985-10-18 | Method of arsenide gallium or indium phosphide oxidation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS857425A CS257558B1 (en) | 1985-10-18 | 1985-10-18 | Method of arsenide gallium or indium phosphide oxidation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS742585A1 CS742585A1 (en) | 1987-10-15 |
| CS257558B1 true CS257558B1 (en) | 1988-05-16 |
Family
ID=5423354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS857425A CS257558B1 (en) | 1985-10-18 | 1985-10-18 | Method of arsenide gallium or indium phosphide oxidation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS257558B1 (en) |
-
1985
- 1985-10-18 CS CS857425A patent/CS257558B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CS742585A1 (en) | 1987-10-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3021271A (en) | Growth of solid layers on substrates which are kept under ion bombardment before and during deposition | |
| US6093625A (en) | Apparatus for and methods of implanting desired chemical species in semiconductor substrates | |
| US3908183A (en) | Combined ion implantation and kinetic transport deposition process | |
| US5354698A (en) | Hydrogen reduction method for removing contaminants in a semiconductor ion implantation process | |
| KR100351489B1 (en) | A method of forming a circuit and buried insulating layer in a semiconductor substrate | |
| US4943558A (en) | Preparation of superconducting oxide films using a pre-oxygen nitrogen anneal | |
| JP3080867B2 (en) | Method for manufacturing SOI substrate | |
| EP0111085A2 (en) | Ion implantation process for compound semiconductor | |
| Tsang et al. | Multidielectrics for GaAs MIS devices using composition‐graded Al x Ga1− x As and oxidized AlAs | |
| CS257558B1 (en) | Method of arsenide gallium or indium phosphide oxidation | |
| Duncan et al. | Compensation in n‐type GaAs resulting from nitrogen ion implantation | |
| EP0183962B1 (en) | Process for doping a semiconductor material | |
| US5610097A (en) | Method for forming electrode on semiconductor | |
| US3936321A (en) | Method of making a compound semiconductor layer of high resistivity | |
| Clauwaert et al. | Characterization of device isolation in GaAs MESFET circuits by boron implantation | |
| JP2694625B2 (en) | Method for etching compound semiconductor substrate and method for manufacturing the same | |
| Saitoh et al. | A study on in-situ maskless selective epitaxy of GaAs by a low-energy Ga focused ion beam with an As4 molecular beam | |
| KR940006710B1 (en) | Manufacturing method of mes fet | |
| JP2605148B2 (en) | Manufacturing method of oxide thin film | |
| JP2533233B2 (en) | Manufacturing method of oxide superconducting thin film | |
| Hashimoto et al. | Finely focused ion beam technology in III-V compound semiconductors | |
| Kleinsasser et al. | Oxidation processes using ion beams | |
| JP2861617B2 (en) | Manufacturing method of LSI substrate | |
| Wang | Fabrication of stable Nb-based Josephson tunnel junctions by e-beam evaporation in an ordinary high vacuum system | |
| JPH05166726A (en) | Manufacture of compound thin film |