Важным вопросом с точки зрения развития метода получения эпитаксиальных структур арсенида индия с использованием МОС является возможность загрязнения слоев углеродом. Термодинамическим анализом процесса получения арсенида индия по реакции

(CH3)3In+AsH3®InAs+3CH4 (25)

показано, что переход углерода в слои арсенида индия за счет вторичных превращений углеводородов (метана, этана, этилена) в присутствии избытка арсина и водорода невозможно.

Получение эпитаксиальных полупроводниковых структур с использованием МОС открывает возможности стимулирования процессов газофазного выращивания под воздействием электромагнитного поля, лазерного и ультрафиолетового облучения.

Основными особенностями и преимуществами метода являются:

· простота конструкции реактора с одной высокотемпературной зоной;

· более низкая температура процесса, что уменьшает эффект самолегирования, улучшает профиль распределения концентрации по толщине слоя;

· возможность независимой регулировки исходных компонентов, что обеспечивает возможность получения эпитаксиальных слоев с любым заданным профилем распределения концентрации носителей заряда по толщине слоя;

· отсутствие травящих агентов (HСl) в системе позволяет осуществлять рост эпитаксиальных слоев на гетероподложках;

· возможность получать субмикронные эпитаксиальные слои (0.2-0.8 мкм), величина переходной области подложка-слой составляет 0.03-0.1 мкм.

Жидкофазная эпитаксия арсенида индия.

Несмотря на то, что получение эпитаксиальных слоев из паровой фазы является основным направлением в технологии изготовления полупроводниковых приборов процесс эпитаксиального оста из жидкой фазы в ряде случаев обладает некоторыми преимуществами к примеру

· при получении сильнолегированных слоев;

· p-n переходов высокого качества.

Выращивание эпитаксиальных слоев арсенида индия производится с использованием легкоплавких металлов или их смесей, которые могут быть как донорными так и акцепторными примесями в получаемых слоях.

На качество и электрофизические свойства эпитаксиальных слоев, выращиваемых из жидкой фазы, влияют следующие факторы:

· скорость охлаждения раствора-расплава;

· начальная равновесная температура раствора-расплава;

· увеличение веса растворяющего вещества сверх равновесного значения;

· соотношение объема расплава и контактирующей площади поверхности подложки с расплавом;

· физико-химическая природа растворителя и растворимого вещества;

· металлографическое состояние поверхности подложки;

· чистота используемых в процессе веществ и конструкционных материалов.

На рис.5 представлена схема установки для проведения процесса эпитаксиального роста из жидкой фазы, а на рис.6 изображена кривая нагрева печи в ходе процесса.

Рис. 5. Схема установки эпитаксиального роста из жидкой фазы: 1-держатель подложки; 2-полдложка; 3-держатель раствора-расплава; 4-раствор-расплав.

Рис. 6. Температурный профиль процесса эпитаксиального роста InAs из жидкой фазы.

Электронографические и металлографические исследования установили, что слои выращенные в высокотемпературных областях, имеют более совершенную структуру по сравнению с теми, которые которые получены в низкотемпературных областях.

Молекулярно лучевая эпитаксия арсенида индия.

МЛЭ - один из современных и много обещающих технологических методов выращивания тонких монокристаллических полупроводниковых структур.

Для осаждения эпитаксиальных пленок в МЛЭ используются управляемое испарение из термического источника (или одновременное испарение из нескольких источников) в условиях сверхвысокого вакуума. Типичная установка МЛЭ показана на рис. 7.

Рис.7. Схема установки для МЛЭ: 1-молекулярные или атомные источники с заслонками; 2-основная заслонка; 3-подложка; 4-аналитический блок.

Держатель подложки и источники атомных или молекулярных пучков - испарительные ячейки - находятся в условиях сверхвысокого вакуума, получаемого ионной откачкой. Испарительные ячейки представляют собой небольшие нагреваемые камеры (“стаканы”), открытые в сторону подложки. С целью уменьшения теплового взаимодействия и предотвращения взаимного загрязнения испарительные ячейки разделяют экранами, охлаждаемыми жидким азотом. Такой же экран помещают позади держателя образца для уменьшения загрязнения остаточной атмосферы в камере. С этой же целью держатели источников, подложки изготавливают из материалов с низким давлением паров, таких, как алунд, тантал, графит. Рабочий вакуум в ростовой камере близок к 10-8Па.