RU2632261C2 - Способ прецизионного легирования тонких пленок на поверхности InP - Google Patents
Способ прецизионного легирования тонких пленок на поверхности InP Download PDFInfo
- Publication number
- RU2632261C2 RU2632261C2 RU2015154292A RU2015154292A RU2632261C2 RU 2632261 C2 RU2632261 C2 RU 2632261C2 RU 2015154292 A RU2015154292 A RU 2015154292A RU 2015154292 A RU2015154292 A RU 2015154292A RU 2632261 C2 RU2632261 C2 RU 2632261C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- inp
- thin films
- oxidation
- plate
- inp surface
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 16
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims abstract description 9
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N Indium phosphide Chemical compound [In]#P GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 239000010408 film Substances 0.000 description 15
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 12
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 4
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 229910001935 vanadium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WAEMQWOKJMHJLA-UHFFFAOYSA-N Manganese(2+) Chemical compound [Mn+2] WAEMQWOKJMHJLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000002301 combined effect Effects 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 239000012776 electronic material Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 231100000086 high toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000004452 microanalysis Methods 0.000 description 1
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 1
- 230000009022 nonlinear effect Effects 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/22—Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities
- H01L21/225—Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities using diffusion into or out of a solid from or into a solid phase, e.g. a doped oxide layer
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области синтеза тонких пленок на поверхности InP и может быть применено в технологии создания твердотельных элементов газовых сенсоров на такие газы, как аммиак и угарный газ. Способ прецизионного легирования тонких пленок на поверхности InP включает обработку концентрированной плавиковой кислотой в течение 10 минут, промывку пластины дистиллированной водой, высушку на воздухе. Окисление пластины InP в горизонтальном кварцевом реакторе в качестве крышки на расстоянии 10 мм от композиции, состоящей из тщательно перемешанных между собой порошков активного оксида V2O5 и инертного компонента Y2O3, помещенной в кварцевый контейнер. Окисление проводят при температуре 550°С при скорости потока кислорода 30 л/ч, в течение десяти минутного интервала. Изобретение обеспечивает создание на поверхности InP тонких пленок, содержащих заданное количество легирующего компонента - до 3%. 1 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к области синтеза тонких пленок на поверхности InP и может быть применено в технологии создания твердотельных элементов газовых сенсоров на такие газы, как аммиак и угарный газ.
В настоящее время ведущими химическими методами получения легированных тонких пленок на поверхности полупроводников являются молекулярно-лучевая и газофазная эпитаксия [1-3]. Однако они обладают следующими недостатками: дорогостоящее оборудование, высокая токсичность исходных соединений, возможность загрязнения пленки побочными продуктами распада органических прекурсоров.
Предлагаемый метод характеризуется экспрессностью и простотой как используемого оборудования, так и протекающих химических взаимодействий. Наиболее близкими работами являются [4-7]. Однако в первых двух работах композиции с участием инертного компонента используются для создания тонких пленок на поверхности GaAs, а в двух последних в качестве полупроводника выступает InP, но этих все оксиды являются хемостимуляторами, что не позволяет до эксперимента определить степень легирования растущей оксидной пленки хемостимулятором и прецизионно ее контролировать в ходе эксперимента.
Техническая задача - создание технически реализуемого способа создания на поверхности InP тонких пленок, содержащих заданное количество легирующего компонента (до 3%).
Технический результат, который может быть получен при его осуществлении, достигается в создании на поверхности InP тонкой оксидной пленки, содержащей прецизионно регулируемое количество легирующей примеси и обладающей газочувствительными свойствами.
Технический результат заключается в том, что используется способ прецизионного легирования тонких пленок на поверхности InP, включающий обработку концентрированной плавиковой кислотой в течение 10 минут, промывку пластины дистиллированной водой, высушку на воздухе, окисление пластины InP в горизонтальном кварцевом реакторе в качестве крышки на расстоянии 10 мм от композиции, состоящей из тщательно перемешанных между собой порошков активного оксида V2O5 и инертного компонента (Y2O3), помещенной в кварцевый контейнер; окисление проводят при температуре 550°С, при скорости потока кислорода 30 л/ч, в течение десятиминутного интервала.
Согласно изобретению в качестве инертного компонента используется Y2O3, количественное содержание которого в композиции менятся от 0 до 80 мольных %, а активным хемостимулятором является V2O5.
Получаемый при осуществлении изобретения, а именно способа прецизионного легирования тонких пленок на поверхности InP, результат достигается за счет того, что имеет место строгая корреляция (линейная зависимость) содержания активного оксида (V2O5) в пленке на поверхности InP от его содержания в композиции с инертным компонентом (Y2O3).
На фиг. 1 изображена схема установки термооксидирования InP при введении композиции оксидов через газовую фазу: 1 - печь для окисления; 2 - кварцевый реактор; 3 - контейнер с композицией активаторов; 4 - пластина InP; 5 - рабочая термопара; 6 - ПИД-регулятор ТРМ-10.
Процесс формирования оксидных пленок на InP проводили в горизонтальном кварцевом реакторе диаметром 30 мм печи МТП-2М-50-500, предварительно разогретом до рабочей температуры 550°С.
Скорость потока кислорода составляла 30 л/ч. Постоянство температуры в реакторе обеспечивалось измерителем и регулятором ТРМ-10 (±1°С). Перед началом окисления поверхность полированных пластин InP обрабатывали концентрированной плавиковой кислотой. Время травления составляло 10 минут, после чего пластины промывались в дистиллированной воде и высушивались на воздухе. Обработка проводилась для удаления естественного оксидного слоя на поверхности и разного рода загрязнений.
Навеску композиции (V2O5+Y2O3) заданного состава помещали в кварцевый контейнер, крышкой которого служила окисляемая пластина InP (расстояние до пластины 10 мм), и располагали в рабочей зоне печи. Составы композиций менялись от одного чистого компонента до другого с шагом 20 мол.%. Время оксидирования составляло 40 минут.
Толщину сформированной таким образом на поверхности InP пленки определяли эллипсометрическим методом на лазерном эллипсометре ЛЭФ-754 с абсолютной погрешностью ± 1нм.
Для определения состава полученной на поверхности InP пленки использовали метод локального рентгеноспектрального микроанализа (ЛРСМА). Полученные результаты представлены в табл. 1.
Пример 1. Если необходимо вырастить на поверхности InP пленку, легированную 0,7% ванадия, необходимо вычислить отношение содержание ванадия в необходимой пленке (0,7%) к содержанию ванадия в слое, полученном под воздействием индивидуального оксида ванадия (1,59%). Эта величина составляет 0,44. Тогда для получения на поверхности InP пленки, легированной свинцом на 0,7%, необходимо провести термооксидирование пластины фосфида индия под воздействием композиции состава 44% V2O5+56% Y2O3.
Как следует из полученных результатов, имеет место линейная зависимость между содержанием оксида-хемостимулятора в композиции и оксидной пленке на поверхности InP.
Такой способ формирования оксидных слоев на поверхности InP обеспечивает фиксированное содержание активатора в пленке (не более 3%), что необходимо для обеспечения газочувствительных свойств (на примере угарного газа, аммиака). Было установлено, что введение активного оксида в растущий на InP оксидный слой приводит к увеличению газового отклика (возрастание газовой чувствительности составляет от 30% до 35%). Величина газового отклика зависит от содержания активного оксида в пленке. Регулируя содержание активатора в оксидном слое, можно подбирать условия максимальной газовой чувствительности для того или иного газа.
Данный способ обладает преимуществом перед температурной регулировкой содержания активатора в оксидной пленке, поскольку окисление полупроводников происходит в очень ограниченном температурном интервале, ниже которого окисление практически не наблюдается, а выше которого происходит необратимая деградация полупроводниковой подложки.
Список литературы
1. Molecular Beam Epitaxy: Fundamentals and Current Status / Marian A. Herman, Helmut Sitter // Springer Science & Business Media 2013, (8 march 2013) - 382 p.
2. Альперович В.Л. Эпитаксиальный рост, электронные свойства и фотокатодные применения напряженных псевдоморфных слоев InGaAsP/GaAs / В.Л. Альперович и др. // Физика и техника полупроводников. 2001. Т.35, вып.9. С.1102-1110.
3. The MOCVD Challenge: A survey of GalnAsP-InP and GalnAsP-GaAs for photonic and electronic device applications (Electronic Materials and Devices) / Manijeh Razeghi // CRC Press; Second Edition 2011 (August 17, 2011) - 799 p.
4. Пенской П.К., Кострюков В.Ф., Куцев С.В., Кузнецова И.В., Пшестанчик В.Р., Миттова И.Я. Характер влияния инертных компонентов (Y2O3, А1O3, GaO3) на хемостимулирующее действие активатора (SD2O3) термического окисления GaAs // Журн. неорган, химии. - 2009. - Т. 54, №10. - С.1638-1645.
5. Кожевникова Т.В., Кострюков В.Ф., Пенской П.К., Миттова И.Я., Кузнецова И.В., Куцев С.В. Выявление роли инертного компонента в композициях с оксидами марганца (II) и (IV) при исследовании нелинейных эффектов в процессе термического окисления GaAs // Журнал неорганической химии. - 2010. - Т. 55, №10. – С. 1970-1975.
6. Формирование пленок оксидов ванадия на поверхности InP в мягких условиях и термооксидирование полученных структур / Б.В. Сладкопевцев, И.Я. Миттова, Е.В. Томина, Н.А. Бурцева // Неорганические материалы. -2012. - Т. 48, №2. - С. 205-212.
7. Миттова И.Я., Третьяков Н.Н., Кострюков В.Ф., Сладкопевцев Б.В. Взаимное влияние оксидов-хемостимуляторов V205 и Мп02, вводимых через газовую фазу, при их совместном воздействии на термооксидирование InP // Журнал общей химии. - 2015. - Т. 85, Вып. 4. – С. 547-554.
Claims (1)
- Способ прецизионного легирования тонких пленок на поверхности InP включает обработку концентрированной плавиковой кислотой в течение 10 минут, промывку пластины дистиллированной водой, высушку на воздухе, окисление пластины InP в горизонтальном кварцевом реакторе в качестве крышки на расстоянии 10 мм от композиции, состоящей из тщательно перемешанных между собой порошков активного оксида V2O5 и инертного компонента (Y2O3), помещенной в кварцевый контейнер, окисление проводят при температуре 550°С, при скорости потока кислорода 30 л/ч, в течение десятиминутного интервала.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015154292A RU2632261C2 (ru) | 2015-12-17 | 2015-12-17 | Способ прецизионного легирования тонких пленок на поверхности InP |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015154292A RU2632261C2 (ru) | 2015-12-17 | 2015-12-17 | Способ прецизионного легирования тонких пленок на поверхности InP |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015154292A RU2015154292A (ru) | 2017-06-22 |
| RU2632261C2 true RU2632261C2 (ru) | 2017-10-03 |
Family
ID=59240478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015154292A RU2632261C2 (ru) | 2015-12-17 | 2015-12-17 | Способ прецизионного легирования тонких пленок на поверхности InP |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2632261C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2680668C1 (ru) * | 2018-03-12 | 2019-02-25 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ВГУ") | СПОСОБ СОЗДАНИЯ НАНОРАЗМЕРНЫХ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЛЁНОК НА ПОВЕРХНОСТИ InP С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОКСИДА И ФОСФАТА МАРГАНЦА |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6007685A (en) * | 1997-06-19 | 1999-12-28 | Lucent Technologies Inc. | Deposition of highly doped silicon dioxide films |
| US20090162272A1 (en) * | 2007-12-24 | 2009-06-25 | Korea University Industry and Academy Cooperation Foundation | Method for producing film of vanadium pentoxide nanowires having improved alignment and vanadium pentoxide nanowire film produced thereby |
| RU2550316C1 (ru) * | 2013-12-30 | 2015-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный унивреситет" (ФГБОУ ВПО "ВГУ") | Способ создания наноразмерных наноструктурированных оксидных пленок на inp с использованием геля пентаоксида ванадия |
-
2015
- 2015-12-17 RU RU2015154292A patent/RU2632261C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6007685A (en) * | 1997-06-19 | 1999-12-28 | Lucent Technologies Inc. | Deposition of highly doped silicon dioxide films |
| US20090162272A1 (en) * | 2007-12-24 | 2009-06-25 | Korea University Industry and Academy Cooperation Foundation | Method for producing film of vanadium pentoxide nanowires having improved alignment and vanadium pentoxide nanowire film produced thereby |
| RU2550316C1 (ru) * | 2013-12-30 | 2015-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный унивреситет" (ФГБОУ ВПО "ВГУ") | Способ создания наноразмерных наноструктурированных оксидных пленок на inp с использованием геля пентаоксида ванадия |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Миттова И.Я. и др. Взаимное влияние оксидов-хемостимуляторов V 2 O 5 и MnO 2 , вводимых через газовую фазу, при их совместном воздействии на термооксидирование InP. Журнал общей химии. 2015, т.85, вып.4, стр. 547-554. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2680668C1 (ru) * | 2018-03-12 | 2019-02-25 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ВГУ") | СПОСОБ СОЗДАНИЯ НАНОРАЗМЕРНЫХ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЛЁНОК НА ПОВЕРХНОСТИ InP С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОКСИДА И ФОСФАТА МАРГАНЦА |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2015154292A (ru) | 2017-06-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Tadjer et al. | Review—Theory and characterization of doping and defects in β-Ga2O3 | |
| Rao et al. | Spectroscopic evaluation of charge-transfer doping and strain in graphene/MoS 2 heterostructures | |
| Shi et al. | Low trap-state density and long carrier diffusion in organolead trihalide perovskite single crystals | |
| US8864957B2 (en) | Vanadium oxide thin films | |
| Gordo et al. | Revealing the nature of low-temperature photoluminescence peaks by laser treatment in van der Waals epitaxially grown WS 2 monolayers | |
| Song et al. | Large‐scale production of bismuth chalcogenide and graphene heterostructure and its application for flexible broadband photodetector | |
| Amaral et al. | High electron mobility of amorphous red phosphorus thin films | |
| Schrade et al. | Oxygen nonstoichiometry in (Ca2CoO3) 0.62 (CoO2): a combined experimental and computational study | |
| Lobaev et al. | NV‐Center Formation in Single Crystal Diamond at Different CVD Growth Conditions | |
| RU2632261C2 (ru) | Способ прецизионного легирования тонких пленок на поверхности InP | |
| Ullah et al. | Selective growth and robust valley polarization of bilayer 3 R-MoS2 | |
| Schustek et al. | Spectroscopic study of semipolar (112¯ 2)-HVPE GaN exhibiting high oxygen incorporation | |
| Macaluso et al. | Erroneous p-type assignment by Hall effect measurements in annealed ZnO films grown on InP substrate | |
| Adhikari et al. | Optical properties of ZnO deposited by atomic layer deposition on sapphire: a comparison of thin and thick films | |
| Booker et al. | Carrier lifetime controlling defects Z 1/2 and RB1 in standard and chlorinated chemistry grown 4H-SiC | |
| Mishra et al. | Phosphorus doping of ZnO using spin‐on dopant process: A better choice than costly and destructive ion-implantation technique | |
| Sanders et al. | LaAlO 3/SrTiO 3 interfaces doped with rare-earth ions | |
| JPS6236384B2 (ru) | ||
| Moghadam et al. | An ultrathin single crystalline relaxor ferroelectric integrated on a high mobility semiconductor | |
| Taibarei et al. | Doping nature of group V elements in ZnO single crystals grown from melts at high pressure | |
| Lutz et al. | Volatile two-dimensional electron gas in ultrathin BaTiO 3 films | |
| Ma et al. | Gradient rhenium doping enabled tunable anisotropic valleytronic material based on monolayer molybdenum disulfide | |
| Davami et al. | Bandgap engineering of Cd x Zn 1− x Te nanowires | |
| Fornaro et al. | Growth of mercuric iodide platelets for X-ray room temperature detectors in the HgI2–HI–H2O system | |
| RU2538415C1 (ru) | Способ прецизионного легирования тонких пленок на поверхности арсенида галлия |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181218 |