RU2032960C1 - Process of manufacture of epitaxial structure containing layers of indium phosphide and arsenide-indium phosphide in as oox p oo1-oox - Google Patents
Process of manufacture of epitaxial structure containing layers of indium phosphide and arsenide-indium phosphide in as oox p oo1-oox Download PDFInfo
- Publication number
- RU2032960C1 RU2032960C1 SU4842361A RU2032960C1 RU 2032960 C1 RU2032960 C1 RU 2032960C1 SU 4842361 A SU4842361 A SU 4842361A RU 2032960 C1 RU2032960 C1 RU 2032960C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- indium phosphide
- indium
- oox
- layers
- inas
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии получения полупроводниковых структур, применяемых при изготовлении полупроводниковых СВЧ-приборов, в частности диодов Ганна, полевых транзисторов, смесительных диодов. The invention relates to a technology for producing semiconductor structures used in the manufacture of semiconductor microwave devices, in particular Gunn diodes, field effect transistors, mixing diodes.
Для многих типов полупроводниковых приборов требуется получение таких структур, которые позволяли бы проводить избирательное травление. В частности, в некоторых инструкциях СВЧ-приборов требуется полностью удалить подложку, не затрагивая при этом рабочую структуру, или изготовить кристалл, рабочая структура которого расположена строго на подложке. В ряде вариантов такие задачи решаются при использовании гетероструктур, например такие, где в качестве подложки используется материал, отличающийся по своим химическим свойствам от материала рабочей структуры. Кроме того, слои твердых растворов, в частности в сочетании со слоями других материалов могут представлять самостоятельный интерес в качестве слоев, входящих в рабочую структуру прибора, например: диода токовоконтролируемого отрицательного сопротивления, гетеробиполярного транзистора. For many types of semiconductor devices, it is necessary to obtain structures that would allow selective etching. In particular, in some instructions of microwave devices it is required to completely remove the substrate, without affecting the working structure, or to produce a crystal, the working structure of which is located strictly on the substrate. In a number of variants, such problems are solved using heterostructures, for example, those where a material is used as a substrate, which differs in its chemical properties from the material of the working structure. In addition, layers of solid solutions, in particular in combination with layers of other materials, may be of independent interest as layers that are included in the working structure of the device, for example: a diode of a current-controlled negative resistance, a heterobipolar transistor.
Известен способ выращивания InP на Si в OMVPE, позволяющий изменить дефектность InP за счет использования сверхрешеток InAsxP1-х/InP [1]
Для выращивания структур использовали реактор горизонтального типа. В качестве исходных веществ в данном способе используют триметил индия, тетраэтилгаллия, 10% AsH3 в Н2 и 100% РН3. При росте твердого раствора InAsxP1-х (х 0,3) соотношение газовых потоков = 500. За счет слоя твердого раствора InAsxP1-х снижалась дефектность в эпитаксиальном слое InP. Данный способ наращивания имеет ряд недостатков.A known method of growing InP on Si in OMVPE, allowing you to change the defectiveness of InP through the use of InAs x P 1-x / InP superlattices [1]
A horizontal reactor was used to grow the structures. As starting materials in this method, trimethyl indium, tetraethyl gallium, 10% AsH 3 in H 2 and 100% PH 3 are used . With the growth of InAs x P 1-x (x 0.3) solid solution, the ratio of gas flows = 500. Due to the InAs x P 1-x solid solution layer , the defectiveness in the InP epitaxial layer decreased. This method of building has several disadvantages.
Использование металлоорганических соединений и гибридов, которые являются сильдодействующими ядовитыми веществами, требуют специальных условий по технике безопасности и, как следствие, приводит к усложнению технологии. Кроме того, необходима точная дозировка потока арсина, вводимого в реактор в малом количестве. Необходимость точной дозировки арсина обусловлена большим соотношением газовых потоков = 500.The use of organometallic compounds and hybrids, which are strongly toxic poisonous substances, require special safety conditions and, as a result, complicates the technology. In addition, an accurate dosage of the arsine stream introduced into the reactor in small quantities is required. The need for an accurate dosage of arsine is due to the large ratio of gas flows = 500.
Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ наращивания эпитаксиальных слоев InAsxP1-х на подложках YaAs, InP и InAs, используя InAs AsCl3 InP PCl3 Н2, InAs HCl InP HCl H2 и In AsCl3 In PCl3 H2 газофазные системы [2]
Для наращивания эпитаксиального слоя InAsxP1-x использовали реакционную камеру, разделенную в зоне источника на 2 части, InAs часть и InP источника часть. Реакции источников в обеих частях выполнялись независимо. Температура источников была 800оС, температура подложек варьировалась от 650 до 800оС. Отношение потока водорода со стороны InAs источника к потоку со стороны источника InP равнялось 2 и общий поток варьировался от 150 до 600 см3/мин.The closest technical solution to the invention is a method of growing InAs x P 1 epitaxial layers on YaAs, InP and InAs substrates using InAs AsCl 3 InP PCl 3 H 2 , InAs HCl InP HCl H 2 and In AsCl 3 In PCl 3 H 2 gas phase systems [2]
To build up the InAs x P 1-x epitaxial layer, we used a reaction chamber divided into 2 parts in the source zone, InAs part, and InP source part. Source reactions in both parts were performed independently. Source temperature was 800 C, the substrate temperature was varied from 650 to 800 ° C. The source-side relationship InAs hydrogen stream to flow from the source InP equal to 2 and the total flow varied from 150 to 600 cm 3 / min.
Существенным недостатком данного способа является то, что наращивание таких структур методом газотранспортной хлоридной эпитаксии затруднено, так как процесс эпитаксии в данном случае является сложным, требует значительного осложнения конструкции реакционной камеры, газовой схемы, а также использование нескольких источников. A significant disadvantage of this method is that the buildup of such structures by gas transport chloride epitaxy is difficult, since the epitaxy process in this case is complex, requires a significant complication of the design of the reaction chamber, gas circuit, as well as the use of several sources.
Целью изобретения является упрощение технологии выращивания эпитаксиальных структур, содержащих слои фосфида индия и арсенида-фосфида индия. The aim of the invention is to simplify the technology of growing epitaxial structures containing layers of indium phosphide and indium arsenide-phosphide.
Поставленная цель достигается тем, что при последовательном осаждении слоев InAsxP1-х и фосфида индия из газовой фазы, получаемой при прохождении потока газовой смеси треххлористого фосфора и водорода над источником индия, при осаждении слоя арсенида-фосфида индия подают дополнительный поток трихлорида мышьяка с молярной долей 1,9˙10-3 ÷ 5,3˙10-3 в газовой смеси, а под источником индия припускают поток газовой смеси с молярной долей треххлористого фосфора, равной 2,2 ˙10-3, в течение 4-10 мин, после чего прекращают подачу дополнительного потока. В результате взаимодействия InP с As на поверхности подложки (или эпитаксиального слоя) вырастает слой твердого раствора InAsxP1-х (0 ≅X≅ 0,16). Верхний предел потока AsCl3 лимитирован тем, что при малой доле AsCl3 более 5,3˙10-3 образуется избыток HCl, который переводит процесс наращивания эпитаксиального слоя InAsxP1-х в стадию травления подложки (эпитаксиального слоя). Нижний предел потока AsCl3 лимитирован содержанием мышьяка в слое InAsxP1-х, так как при молярной доле AsCl3, подаваемого в зону роста 0, образуется слой InP. Слой InAsxP1-хнаращивают в течение 4-10 мин. При этом толщина наращиваемого слоя составляет 0,05-0,2 мкм. Верхний предел толщины лимитирован тем, что при толщине более 0,2 мкм рабочий слой InP будет иметь высокую плотность дислокаций, что приводит к ухудшению качества структуры.This goal is achieved by the fact that upon sequential deposition of layers of InAs x P 1 and indium phosphide from the gas phase obtained by passing a gas mixture of phosphorus trichloride and hydrogen over an indium source, an additional arsenic trichloride stream with a molar fraction of 1.9˙10 -3 ÷ 5.3 -10 -3 in the gas mixture, and under the source of indium a stream of the gas mixture with a molar fraction of phosphorus trichloride equal to 2.2 2,210 -3 is allowed for 4-10 minutes and then stop the flow of additional flow. As a result of the interaction of InP with As on the surface of the substrate (or epitaxial layer), an InAs x P 1-x solid solution layer grows (0 ≅X≅ 0.16). The upper limit of the AsCl 3 flux is limited by the fact that, with a small fraction of AsCl 3 more than 5.3˙10 -3 , an excess of HCl is formed, which transfers the process of growing the InAs x P 1 x epitaxial layer to the etching stage of the substrate (epitaxial layer). The lower limit of the AsCl 3 flux is limited by the arsenic content in the InAs x P 1-x layer, since an InP layer is formed with a molar fraction of AsCl 3 supplied to the growth zone 0. The InAs x P 1-x layer is expanded over 4-10 minutes. In this case, the thickness of the stacked layer is 0.05-0.2 microns. The upper limit of the thickness is limited by the fact that, with a thickness of more than 0.2 μm, the InP working layer will have a high dislocation density, which leads to a deterioration in the quality of the structure.
Нижний предел лимитирован тем, что при его толщине менее 0,05 мкм увеличивается вероятность его стравливания при селективном удалении подложки (эпитаксиального слоя). The lower limit is limited by the fact that when its thickness is less than 0.05 μm, the likelihood of its etching increases with selective removal of the substrate (epitaxial layer).
По сравнению с прототипом использование изобретения при наращивании эпитаксиальных слоев твердого раствора InAsxP1-х наиболее просто с точки зрения его реализации, позволит упростить конструкцию реакционной камеры и газовую схему. Наращивание производилось на установке эпитаксиального наращивания типа ЭТР-100.Compared with the prototype, the use of the invention when building epitaxial layers of InAs x P 1-x solid solution is most simple from the point of view of its implementation, it will simplify the design of the reaction chamber and the gas circuit. The growth was carried out on an installation of epitaxial building type ETR-100.
На фиг. 1 приведена конструкция реакционной камеры, являющейся типичной для наращивания слоев соединений А3В5, и схематично приведены направления газовых потоков.In FIG. Figure 1 shows the design of the reaction chamber, which is typical for the buildup of layers of compounds A 3 B 5 , and schematically shows the directions of gas flows.
Камера содержит канал 1 поддува водорода, канал 2 подача AsCl3, канал 3 разбавления травления, канал 4 подачи гелия, канал 5 травления, канал 6 роста, канал 7 разбавления травления, реакционную камеру 8, источник 9 индия, пьедестал 10, подложку 11 фосфида индия.The chamber contains a
В реакционной камере 8 располагают источник 9 и пьедестал 10 с подложками 11 фосфида индия при 750 и 650оС соответственно. Пропускают поток водорода через канал 1 величиной 30 л/ч; поток водорода через канал 7 величиной 7 л/ч; поток гелия через канал 4 величиной 37 л/ч и прогревают пьедестал 10 с подложками 11 фосфида индия в течение 25-30 мин. По истечении указанного времени проводят газовое травление подложки фосфида индия 11 в течение 4-6 мин, для чего подают поток газовой смеси Н2 + РСl3 через канал 5 величиной 10 л/ч, а через канал 6 величиной 32 л/ч. По окончании времени травления прекращают подачу потока газовой смеси Н2 + РСl3 через канал 5 и подают через канал 2 в зону осаждения дополнительный поток газовой смеси Н2 + AsCl3 величиной 0,3-3,5 л/ч и начинают наращивание слоя InAsxP1-х. Время наращивания, молярная доля AsCl3 и PCl3, линейная скорость газового потока над подложкой и скорость наращивания указаны в таблице.In the
По истечении времени наращивания InAsxP1-х прекращают подачу газовой смеси (Н2 + AsCl3) через канал и по мере необходимости выгружают структуру или наращивают эпитаксиальные слои InP.After the build-up time, InAs x P 1-x stops the flow of the gas mixture (H 2 + AsCl 3 ) through the channel and, if necessary, unload the structure or increase the epitaxial layers of InP.
На фиг. 2 представлен один из вариантов конструкции дискретного прибора, включающие в себя диод Ганна и варикап, в котором заданная геометрия кристалла формируется методами литографии и селективного удаления слоев. In FIG. Figure 2 shows one of the design options of a discrete device, including a Gunn diode and a varicap, in which a given crystal geometry is formed by lithography and selective layer removal methods.
На фиг. 2 приняты следующие обозначения: полуизолирующая подложка 12, эпитаксиальные слои 13 высоколегированного фосфида индия, эпитаксиальные слои 14 селективно удаленного материала, слаболегированный слой 15 фосфида индия, являющийся активным слоем диода Ганна 15, слаболегированный слой 16 фосфида индия, являющийся рабочим слоем варакторного диода, осажденные слои 17 золота, переходы 18 Шоттки, омические контакты 19. In FIG. 2, the following designations are used: a
Предлагаемый способ позволяет сформировать слои из InAsxP1-х c содержанием мышьяка (0-16%), которые могут использоваться: как "стоп-слой", как промежуточные слои, уменьшающие дефектность в рабочих слоях; для получения сверхрешеток InAsxP1-х/InP и т.д. Кроме того, при использовании изобретения за счет его простоты и достаточно высокой точности контроля подавляемого потока AsCl3 повышается воспроизводимость процесса, а следовательно,повышается процент выхода годных структур. Экономический эффект в данном случае может быть получен за счет повышения процента выхода годных для изготовления СВЧ-приборов эпитаксиальных структур.The proposed method allows the formation of layers of InAs x P 1 x with arsenic content (0-16%), which can be used: as a "stop-layer", as intermediate layers that reduce defectiveness in the working layers; for producing InAs x P 1-x / InP superlattices, etc. In addition, when using the invention due to its simplicity and sufficiently high accuracy of controlling the suppressed AsCl 3 flow, the reproducibility of the process increases, and therefore, the percentage of yield of suitable structures increases. The economic effect in this case can be obtained by increasing the percentage of yield of epitaxial structures suitable for the manufacture of microwave devices.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4842361 RU2032960C1 (en) | 1990-05-07 | 1990-05-07 | Process of manufacture of epitaxial structure containing layers of indium phosphide and arsenide-indium phosphide in as oox p oo1-oox |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4842361 RU2032960C1 (en) | 1990-05-07 | 1990-05-07 | Process of manufacture of epitaxial structure containing layers of indium phosphide and arsenide-indium phosphide in as oox p oo1-oox |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2032960C1 true RU2032960C1 (en) | 1995-04-10 |
Family
ID=21522650
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4842361 RU2032960C1 (en) | 1990-05-07 | 1990-05-07 | Process of manufacture of epitaxial structure containing layers of indium phosphide and arsenide-indium phosphide in as oox p oo1-oox |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2032960C1 (en) |
-
1990
- 1990-05-07 RU SU4842361 patent/RU2032960C1/en active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. A.Seki, F.Konashi. Epitaxial growth of In P on Si superlattices. J. Crystal Crowth, 1988, v.99, 1 - 4, p. 527-531. * |
2. Usami Mizuni, K.Arai. Japanese J. of Appl. Phys. 1974, v.13, N 12, p.1225-1226. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4404265A (en) | Epitaxial composite and method of making | |
Abernathy | Growth of III–V materials by metalorganic molecular‐beam epitaxy | |
EP0390552B1 (en) | Method of manufacturing compound semiconductor thin film | |
Stringfellow | Organometallic vapor-phase epitaxial growth of III–V semiconductors | |
WO1986003231A1 (en) | Chemical beam deposition method | |
Jones et al. | Selective area growth of high quality GaAs by OMCVD using native oxide masks | |
RU2032960C1 (en) | Process of manufacture of epitaxial structure containing layers of indium phosphide and arsenide-indium phosphide in as oox p oo1-oox | |
JP3386302B2 (en) | N-type doping method for compound semiconductor, chemical beam deposition method using the same, compound semiconductor crystal formed by these crystal growth methods, and electronic device and optical device constituted by this compound semiconductor crystal | |
EP0138963B1 (en) | Diethylberyllium dopant source for mocvd grown epitaxial semiconductor layers | |
US6071109A (en) | Method of making AlInSb by metal-organic chemical vapor deposition | |
KR960004591B1 (en) | Doped crystal growing method | |
EP2695180B1 (en) | Method for producing a iii/v si template | |
Ludowise et al. | Use of column V alkyls in organometallic vapor phase epitaxy (OMVPE) | |
US5215938A (en) | Process to obtain semi-insulating single crystalline epitaxial layers of arsenides and phosphides of metals of the group III of the periodic table useful to make electronic devices | |
JP2988949B2 (en) | Metalorganic vapor phase epitaxy | |
JP3035953B2 (en) | (III)-(V) Group Compound Semiconductor Vapor Phase Growth Method | |
EP0141561B1 (en) | A process for producing devices having semi-insulating indium phosphide based compositions | |
JPH06314659A (en) | Crystal growing method for gallium nitride compound semiconductor film | |
EP0138965A1 (en) | Tetramethyltin dopant source for mocvd grown epitaxial semiconductor layers. | |
Dip et al. | Atomic layer epitaxy of AlAs and AlxGa1 xAs for device application | |
JPH0760800B2 (en) | Vapor growth method for compound semiconductors | |
Dip et al. | Atomic-layer epitaxy of device-quality Al0. 3Ga0. 7As | |
JP2576524B2 (en) | Vapor growth method | |
Balk | The future of epitaxy | |
JP2006351993A (en) | Compound semiconductor wafer |