PL179028B1 - Sposób wygrzewania arsenku galu i związków pokrewnych - Google Patents

Abstract

Sposób wygrzewania arsenku galu i związków pokrewnych w procesach wysokotemperaturowych z zabezpieczeniem przed dekompozycją arsenku, stosowany w technologii uzyskiwania przyrządów półprzewodnikowych i wykorzystujący pokrywanie arsenku galu warstwądwutlenku krzemu, znamienny tym, że na płytce półprzewodnikowej osadza się korzystnie metodą sputteringu RF, warstwę dwutlenku krzemu SiO2 o grubości 50 - 300 nm, a następnie wygrzewa się płytki z warstwąSiO2 w atmosferze arsenu pod ciśnieniem 1000 hPa, korzystnie w zakresie temperatur do około 1100°C i w czasie wygrzewania do kilkunastu godzin

Description

Przedmiotem wynalazkujest sposób wygrzewania arsenku galu i związków pokrewnych jak GalnAs, GaAIAs, stosowany w technologiach uzyskiwania przyrządów półprzewodnikowych.

Jedną z podstawowych przyczyn niepełnego wykorzystania zalet GaAs jako materiału półprzewodnikowego alternatywnego w stosunku do krzemu jest jego metrwałość w podwyższonych temperaturach. Dekompozycja powierzchniowa związku następuje przy temperaturach powyżej 600°C, podczas gdy temperatura topnienia wynosi 1240°C. Tymczasem szereg procesów niezbędnych do uzyskania przyrządu o określonych właściwościach takich jak dyfuzja, odbudowa sieci krystalicznej w materiałach implantowanych jonowo czy ujednorodnienie stechiometrii wymaga obróbki cieplnej w temperaturach powyżej 800°C.

W celu ograniczenia dekompozycji GaAs procesy wysokotemperaturowe przeprowadza się bądź w atmosferze par arsenu i galu pod ciśnieniem równym odpowiednim ciśnieniom rozkładu w danej temperaturze, bądź z zastosowaniem cienkich warstw ochronnych, najczęściej Si₃N4 lub SiO2· Obie te metody jak wynika z obserwacji doświadczeń, a także z literatury pozostają dalece niedoskonałe nawet w przypadku krótkich, kilkusekundowych wygrzewań. Płytki GaAs po takich procesach wymagają zwykle nieekonomicznej procedury usunięcia zdekomponowanego materiału i ponownego, mechanicznego i/lub chemicznego przygotowania powierzchni, ponieważ warstwy ochronne z S1O2 sąnakładane dotychczas znanymi technologiami, a płytki z tymi warstwami wygrzewane konwencjonalnie·

Istotą sposobu wygrzewania GaAs i związków pokrewnych, będącego przedmiotem wynalazku i wykorzystującego pokrywanie GaAs warstwą S1O2 jest zabezpieczenie płytki półprzewodnikowej osadzoną nań metodą sputteringu RF warstwą dwutlenku krzemu S1O2 o grubości 50 - 300 nm oraz przede wszystkim prowadzenie wygrzewania w atmosferze arsenu pod ciśnieniem 1000 hPa, co jest sprawąniezwykłej wagi. Sposób obróbki cieplnej GaAs według wynalazku, zapobiegający rozkładowi GaAs jest skuteczny dla temperatur do około 1100°C i czasów wygrzewań do kilkunastu godzin.

Po usunięciu tlenku, żadna z zastosowanych metod: SIMS (Secondary łon Mass Spectrometry), RBS (Rutheford Backscattering) oraz mikroskopią elektronową, nie stwierdza się najmniejszych objawów dekompozvc| 1 arsenku! , a powierzchnia zarówno tlenku jak 1 GaAs pozosaye nierozróżnialna od powierzchni nie wygrzewanej. Tak więc sposób według wynalazku pozwala uniknąć dalszych nieekonomicznych procedur i technologii przywracania właściwego stanu powierzchni.

Procesy wygrzewania arsenku galu, zwłaszcza wygrzewania poimplantacyjnego mają istotne znaczenie w technologii przyrządów półprzewodnikowych, a dekompozycja termiczna materiału przy standardowych warunkach stanowiła poważny problem, który rozwiązuje sposób według wynalazku.

179 028

Wynalazek zostanie bliżej objaśniony na przykładzie wykonania przedstawiającym sposób według wynalazku szczegółowo.

Na obydwie powierzchnie płytki materiału półprzewodnikowego typu III - V osadza się, metodą sputteringu RF, warstwę dwutlenku krzemu o grubości 50-300 nm, przy czym temperatura płytki podczas procesu nie przekracza 100°C. Następnie płytkę czy płytki umieszcza się w czystej kapsule kwarcowej, do której wkłada się dodatkowo taką ilość arsenu, aby przy danej objętości kapsuły i żądanej temperaturze wygrzewania, uzyskać ciśnienie par arsenu rzędu 1000 hPa. Po odpompowaniu powietrza i zamknięciu (zatopieniu) kapsuły całość poddaje się wygrzewaniu, w piecu indukcyjnym, w temperaturze 1100°C i w czasie powyżej 10 godzin. Po zakończonym wygrzewaniu kapsułę otwiera się przez stłuczenie i wyjmuje się płytki. Nałożoną uprzednio warstwę SiO₂ usuwa się w zbuforowanym kwasie fluorowodorowym.

179 028

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz Cena 2,00 zł.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób wygrzewania arsenku galu i związków pokrewnych w procesach wysokotemperaturowych z zabezpieczeniem przed dekompozycją arsenku, stosowany w technologu uzyskiwania przyrządów półprzewodnikowych i wykorzystujący pokrywanie arsenku galu warstwą dwutlenku krzemu, znamienny tym, że na płytce półprzewodnikowej osadza się korzystnie metodą sputteringu RF, warstwę dwutlenku krzemu SiO₂ o grubości 50 -300 nm, a następnie wygrzewa się płytki z warstwą SiO₂ w atmosferze arsenu pod ciśnieniem 1000 hPa, korzystnie w zakresie temperatur do około 1100°C i w czasie wygrzewania do kilkunastu godzin.