Арсенид індію. 
Властивості, застосування. 
Особливості отримання епітаксійних пленок

Московський Государственный.

Технічний Університет їм. М. Еге. Баумана.

Калузький филиал КАФЕДРА МАТЕРІАЛОЗНАВСТВА І МАТЕРІАЛІВ ЕЛЕКТРОННОЇ ТЕХНИКИ.

Курсова работа по курсу:" Технологія матеріалів електронної техники".

ТЕМА: «Арсенід індію. Властивості, застосування. Особливості отримання епітаксійних пленок.».

Виконав: Тимофеев.

А. Ю.

Група: ФТМ-71.

Перевірив: Кунакин Ю.

И.

р. Калуга.

1996 год.

Содержание Введение. 3 Электрофизические властивості об'ємного арсеніду індію. 3. Зонная структура арсеніду індію. 3. Оптичні властивості арсеніду індію. 4. Рухливість в арсеніді індію. 5.

Методы глибокої очищення індію та миш’яку. 6. Методи глибокої очищення індію. 6. Методи отримання миш’яку та її сполук високого рівня чистоти. 7.

Эпитаксиальное нарощування арсеніду індію з газової фази. 7. Система In-AsCl3-H2. 8. Система In-HCl-AsH3-H2. 9. Система InAs-SiCl4-H2. 10. Піроліз МОС. 11.

Жидкофазная эпитаксия арсеніду індію. 12 Молекулярно променева эпитаксия арсеніду індію. 13 Укладання. 14 Список використаної літератури. 16.

Эпитаксиальный арсенід індію — перспективний матеріал електронної техніки. Висока рухливість електронів в арсеніді індію прямозонная структура використовувати її виготовлення високоефективних електронних і оптоэлектронных приладів, зокрема швидкодіючих транзисторів і інтегральних схем, фотоприемных детекторів ІК — діапазону, инжекционных лазерів із довжиною хвилі (3,5 мкм. Проте широке використання тонкоплівкових структур арсеніду індію стримується відсутністю полуизолирующих підкладок у зв’язку з малої шириною забороненої зони арсеніду індію. Слід зазначити недостатню механічну міцність матеріалу. Зазначені проблеми може бути подолані, по крайнього заходу частково, при гетероэпитаксиальном вирощуванні арсеніду індію. І тут, зазвичай, эпитаксию проводять на подложках арсеніду галію орієнтації поверхні (001). Значне неузгодженість параметрів решіток арсеніду індію і арсеніду галію 7.4% наводить і при отриманні гетероэпитаксиальных плівок арсеніду індію і арсеніду галію методами газотранспортної і жидкофазной эпитаксии до формуванню перехідного шару значної товщини і до більшої щільності морфологічних і структурних дефектів. Це пов’язано з обмеженнями як фізичного характеру, властивим даним эпитаксиальным технологіям, і обмеженням, пов’язані з «ненаблюдаемостью» процесу роста.

Электрофизические властивості об'ємного арсеніду індію. Зонная структура арсеніду індію. Зона провідності. Арсенід індію є прямозонным полупроводником, яка має зона провідності сферически симетрична і мінімум її перебуває у центрі зони Бриллюэна. Поблизу мінімуму кривизна зони велика, унаслідок чого ефективна маса електрона дуже мала і дорівнює me (0.026 m0.

Зона провідності має не-параболичную форму, кривизна її зменшується з збільшенням енергії. Експериментальні результати підтверджують непараболичность зони провідності. Вимірювання ефективної маси на поверхні рівня Фермі, наведене для зразків з різноманітною концентрацією електронів, показало збільшення ефективної маси, зі зростанням nкол-личеством носіїв заряду (рис.1).

[pic] Мал.1. Залежність ефективної маси електрона від концентрації электронов.

Валентная зона. Розрахунки зоною структури валентної зони показали, якщо зони важких дірок і двох подзон, зсунутих щодо точки [pic]=0 у бік [111] на величину 0.008 а-1б. У максимумах енергії лише на 0.006 еВ перевищує енергію, відповідну центру зони Бриллюэна. Зона легких дірок вырождена з зоною важких дірок при [pic]=0. Є також третя зона, становище якої зумовлено спин-орбитальным взаємодією. Розмір ефективних мас і деякі характеристики зонної структури наведено ниже:

Ширина забороненої зони Eg=0.35 еВ (300 К).

Температурна залежність Eg=(0.44−2.8(10−4T)эВ.

Ефективна маса електрона me*=0.026 m0.

Ефективна маса важкої дірки mp*=0.41 m0.

Ефективна маса легкої дірки mi*=0.025 m0.

Ефективна маса дірки у зоні спин-орбитального розщеплення mj*=0.083 m0.

Енергія спин-орбитального розщеплення (Eg=0.43 эВ.

Оптические властивості арсеніду индия.

Наибольший практичний інтерес представляє спектральний діапазон в близи краю власного поглинання. Саме в області довжин хвиль (3−5 мкм) працюють фотоприемники, одержані із епітаксійних структур арсеніду індію. Поглиненна світла товстому напівпровідника то, можливо описано выражением.

I=I0(1-k)(exp (-(X), (1) де I0 — інтенсивність падаючого випромінювання, k — коефіцієнт відображення, (- коефіцієнт поглинання, X — координата. Величина коефіцієнта відображення в близи краю власного поглинання не перевищує 30−40% і можна оцінити з выражения.

[pic] (2) де n — показник заломлення.. У напівпровідниках, зазвичай, одночасно працює кілька механізмів поглинання світла. Основні їх:. власне чи фундаментальне поглинання;. эксионное;. поглинання вільними носіями;. ґратчасте;. внутризонное. Повний коефіцієнт поглинання у разі одночасної участі кількох механізмів поглинання равен:

[pic]. (3) У згаданому діапазоні довжин хвиль 3−5 мкм і звичайно використовуваної області температур 77−300 До працює переважно два механізму: власне поглинання і поглинання на вільних носіях. У сфері власного поглинання прямозонная структура арсеніду індію зумовлює різку залежність коефіцієнта поглинання від энергии:

[pic],.

[pic] (4) де e — заряд електрона, h — стала Планка, з — швидкість світла. У арсеніді індію n-типа величина Еg=0.35 еВ при Т=300 До, а показник ступеня у натуральному вираженні для (=0.85 n=1, у вихідному матеріалі р-типа Еg=0.36 еВ, а n=0.5. У легованих зразках з допомогою малої ефективної маси електронів з збільшенням концентрації носіїв відбувається швидке заповнення зони провідності електронами, у слідстві чого рівень Фермі стоїть вище від дна зони провідності на величину енергії (En. І тут коефіцієнт поглинання описується выражением.

[pic] (5) тобто. відбувається зрушення краю поглинання убік великих енергій. Поглиненна на вільних носіях у сфері довжин хвиль, перевищують 3 мкм, хоча слабше, ніж власне, тим щонайменше може відіграти значну роль сильно легованих зразках. І тут (описується выражением.

[pic] (6) де n — показник заломлення, (- провідність, (- довжина хвилі, [pic] Оцінки показують, що з (=3 мкм і n=1018 см-3 в пластині арсеніду індію завтовшки 400 мкм поглинеться близько 80% світлового потока.

Подвижность в арсеніді индия.

Подвижность носіїв заряду в кристалах арсеніду індію обмежується кількома механізмами розсіювання:. розсіюванням на оптичних і акустичних фононах;. на іонних примесях;. на нейтральних примесях:. на дефектах кристалічною грати (дислокациях):. на носіях заряду. У наближенні часу релаксації (рухливість обчислюється по формуле.

[pic] (7) де (- обчислюється кожному за механізму розсіювання окремо. У монокристаллических об'ємних зразках арсеніду індію досягнуто такі значення рухливості: n-тип, (=30 000 см2/Вс (300К), р-тип, (=450 см2/Вс (300К). Сростом концентрацією домішок рухливість падает.

Методы глибокої очищення індію і мышьяка.

Для отримання монокристалів арсеніду індію з високими і стабільними электрофизическими параметрами необхідно використовувати високоочищені вихідні матеріали. Арсенід індію ніяк не піддається очищенні кристаллизационными методами в слідство високого тиску дисоціації за нормальної температури плавлення, високої хімічної активності індію та миш’яку за нормальної температури вирощування і близьких до одиниці значень коефіцієнтів розподілу основних домішок у вихідних елементах, як-от сірка, селен, цинк та інших., і навіть через забрудненням кремнієм з кварцу за високої температуре.

Методы глибокої очищення индия.

В індії призначений для синтезу напівпровідникових сполук, лимитирующими є такі домішки: алюміній, мідь, магній, кремній, срібло, кальцій, срібло і сірка. Застосовувані методи очищення індію можна розділити на хімічні і фізичні. Методи першої групи — субхлоридный, экстракционный, електролітичний і перекристалізація солей з розчинів. Хімічні методи вимагає наявності надчистих допоміжних матеріалів кислот, лугів, органічних розчинників. Методи другої групи (фізичні) — термообробка, ректифікація, витягування з розплаву і зонная плавка — включають вплив на індій будь-яких допоміжних хімічних реактивів. При застосуванні для приготуванні електроліту особливо чистого натрію электролитическое рафінування олії індію дозволяє їм отримати індій чистотою 99,9999% (вихід по току 90%). Субхлоридный метод отримання індію високої чистоти дає змогу отримувати індій чистотою 99,9999%. Для успішної реалізації методу вакуумної термообробки необхідно виконання таких умов:. матеріал контейнера має бути досить чистим і взаємодіяти з розплавленому индием;. термообробка повинна проводиться за умов високого вакууму (10−6 мм рт.ст.) й у залишкової атмосфері, не що містить вуглеводнів. Термообробка індію проводиться в інтервалі температур 500−900ОС. Верхній межа температурного інтервалу обмежується взаємодією розплавленого індію з кварцом і великим збільшення пружності пара індію. Вакуумна термообробка дозволяє їм отримати індій чистотою 99,9999%. Зонная плавка електрично рафінованого індію дозволяє здійснювати подальшу очищення його від домішок. При витягуванні кристалів індію методом Чохральского ефективна очищення відбувається за вирощуванні кристалів з більшими на швидкостями обертання початку (60−100 об./хв) і швидкістю зростання 2см/ч. Чистота індію вирощеного методом Чохральского, вище 99,9999%. Застосування лише одну способу очищення індію може бути недостатнім, і, можливо знадобиться поєднання різних способів (фізичних і химических).

Методы отримання миш’яку та її сполук високого рівня чистоты.

Общее зміст домішок в миш’як використовуваному для синтезу арсеніду індію, на повинен перевищувати 1(10−5%, сумарне зміст селену і телуру має бути < 1(10−6% кожного окремо. Найперспективнішими технологіями очищення миш’яку є хлоридная і гидридная із отриманням проміжних високо чистих продуктів треххлористого миш’яку чи гідриду миш’яку. Хлоридная схему одержання чистого миш’яку включає:. хлорування металевого миш’яку хлором чи взаємодія трехокиси миш’яку з соляної кислотою;. очищення трихлорида миш’яку ректифікацією;. відновлення очищеного трихлорида миш’яку воднем до компактного металевого миш’яку. Перед ректифікацією треххлорида миш’яку проводять сорбционную очищення. Для отримання особливо чистих гідриду миш’яку і елементарного миш’яку використовується гидридная схема. Гидридная технологія миш’яку має низку переваг:. зміст миш’яку в гидриде вище, ніж у будь-якій іншій поєднанні;. розкладання гідриду миш’яку відбувається за невисоких температурах немає взагалі потреба у відновленні;. гидриды мають малу реакційну здатність стосовно конструкційним матеріалам при високих температурах синтезу і очищення. Недоліками гідриду миш’яку є висока токсичність і вибухонебезпечність. Гидридная технологія очищення миш’яку складається з таких етапів:. синтез арсеніду металу II групи;. гідроліз арсеніду із отриманням арсина;. очищення арсина сорбцией;. виморожування і ректифікація;. розкладання арсина до металевого миш’яку. Миш’як, отриманий наведеними схемами, успішно використовується для синтезу арсеніду індію. З іншого боку, треххлористый миш’як знаходить широке застосування нарашивания епітаксійних верств арсеніду индия.

Эпитаксиальное нарощування арсеніду індію з газової фазы.

Газотранспортные процеси, основу яких вмостилися оборотні хімічні реакції, широко застосовуються щоб одержати епітаксійних структур напівпровідникових сполук А3В5. Основними достоїнствами процесу отримання епітаксійних верств арсеніду індію з газової фази в проточній системі є:. простота конструктивного оформлення процесу;. низька пересыщение речовини над зростаючим кристалом;. порівняно невисокі температури кристалізації, можливість запобігання забруднення матеріалом контейнера;. можливість управління процесом зростання зміною швидкості потоку і концентрації транспортуючому агента;. широкі можливості легування шарів різними домішками;. можливість автоматизації процесу;. здійснення безперервного процесу;. можливість отримання багатошарових структур і заданої морфології. Сумарні реакції, найчастіше що використовуються осадження епітаксійних верств арсеніду індію й переносу компонентів, загалом потужно уявити наступним образом:

4InГ3+As4+6H2(4InAs+12HГ; (8).

3As+2InГ3+3/2H2(3AsГ+2In+3HГ, (9).

3AsГ+2In (2InAs+AsГ3; (10).

In+As (InAs; (11).

2InAs+3Г2(InГ3+As2; (12).

2InAs+H2O (In2O+As2+H2; (13) де Р — галоген. Арсенід індію як епітаксійних верств отримують методами транспортних реакцій або синтезом з елементів, або пересублимацией сполуки. Для перенесення найчастіше використовують галоиды (трихлориды елементів III і V груп, хлористий водень) і воду. Галоидные системи (хлоридные, йодидные) мають переваги перед системою H2O-H, оскільки хлор і йод є нейтральними домішками для арсеніду индия.

Система In-AsCl3-H2 .

Достоинствами системи вважатимуться:. мала кількість вихідних компонентів у системі;. усунення попереднього отримання InAs, що у ролі джерела;. можливість глибокої очищення AsCl3 ректифікацією; отримання хлористого водню та миш’яку високого рівня чистоти відновленням AsCl3 воднем. Схема установки для вирощування епітаксійних верств арсеніду індію з використанням системи In-AsCl3-H2 представлена на рис. 2.

Рис. 2. Схема установки щоб одержати епітаксійних плівок InAs у системі In-AsCl3-H2: 1- зона миш’яку; 2-лодочка з индием; 3-держатель з підкладкою; 4-выход водню з продуктами реакцій; 5-вход чистого водню; 6-барботер з AsCl3.

Реактор має три зони нагріву, причому піч сконструйована в такий спосіб, що джерело індію можна простежити під час процесу. Водень барботирует через випаровувач з хлористим миш’яком за нормальної температури 20ОС, і суміш AsCl3+H2 вступає у піч. У зоні 1 печі протікає реакція :

2AsCl3+3H2 (6HCl+½As4. (14) У зане 2 пари миш’яку взаємодіють із индием. Суміш газів вступає у зону джерела індію і проходять реакции:

2In+2HCl (InCl+H2; (15).

In+As4 (4InAs. (16) Взаємодія джерела індію з газової сумішшю відбувається до насичення індію миш’яком. Коли індій повністю насичується миш’яком, лежить на поверхні розплаву утворюється плівка арсеніду індію, у своїй надлишковий миш’як вступає у реактор і вони вбирають на холодних стінках реактора поза печі. У перебігу періоду насичення індію миш’яком підкладка перебуває поза реактора. Тривалість насичення визначається кількістю індію, його температурою і швидкістю надходження пара миш’яку до індію. При використанні в повному обсязі насиченого джерела індію склад газової фази у зоні осадження непостійна. При вирощуванні арсеніду індію n-типа у системі In-AsCl3-H2 в газовий потік вводиться суміш H2S+H2. Концентрацією H2S визначається рівень легування. Для отримання плівок р-типа використовується елементарний цинк і кадмій, запроваджувані як легирующей добавки з випарника з окремої зоною нагрева.

Система In-HCl-AsH3-H2. Принциповими технологічними перевагами гідридів є такі:. леткі ковалентные гидриды можна одержувати із усіх найважливіших в напівпровідникової техніці елементів;. властивості гідридів дозволяють успішно застосовувати очищення, засновану на трьох фазових переходах (рідинапар, твердепар, твердерідина), і навіть ефективні методи газової очищення (сорбції, іонного обміну);. зміст основного елемента у гидриде вище, ніж у будь-якій іншій поєднанні;. гидриды мають малу реакційну здатність стосовно конструкційним матеріалам. Недоліками гідридів є їхньою висока токсичність і вибухонебезпечність. При вирощуванні епітаксійних верств цією системою миш’як при кімнатної температурі перебуває у газоподібному стані, що забезпечує сталість складу газової фази і гнучкість процесу легування. Типова схема установки нарощування епітаксійних верств арсеніду індію з допомогою системи In-HCl-AsH3-H2 приведено на рис. 3.

Рис. 3. Схема установки нарощування епітаксійних верств InAs з допомогою системи In-HCl-AsH3-H2: 1-выпускная труба; 2-подложка. xIn+HCl xInCl+(1-x)HCl+x/2H2, (17) де x — мольная частка HСl що у реакції (залежить від температури). Слід зазначити, що реакція протікає не, тобто. хімічне рівновагу не настає. Найімовірнішою причиною спостережуваного відхилення від хімічного рівноваги є геометрія встановлення і значні швидкості потоку газу. Гидриды елементів V групи, зокрема і AsH3, термічно нестійкі за температур, зазвичай використовуваних при вирощуванні епітаксійних верств. Основні реакції осадження следующие:

3InCl+¼As4+½H2 (InAs+HCl. (18) З отриманням епітаксійних верств арсеніду індію з допомогою системи In-HClAsH3-H2 є гнучким методом нарощування. Якість верств, отримані з допомогою цією системою, зазвичай еквівалентно і навіть перевершує якість верств, отримані з участю інших систем і методів, крім хлоридной системи In-AsCl3-H2.

Система InAs-SiCl4-H2.

Эпитаксиальные плівки арсеніду індію високої чистоти можна одержувати з використанням як транспортуючому агента тетрахлорид кремнію. Схема установки приведено на рис. 4.

Рис. 4. Схема установки для эпитаксиального нарощування InAs з використанням системи InAs-SiCl4-H2: 1-печь; 2-первый джерело InAs; 3- другий джерело InAs; 4-подложка.

Водород, насичений тетрахлоридом кремнію, за нормальної температури -30СО, подається у внутрішнє трубку реакційної камери. Продукти розкладання (водень, хлористий водень і дихлорид кремнію) разом із залишком тетрахлорида кремнію роблять у зовнішню реакційну трубу, де взаємодіють із першим джерелом арсеніду індію. У цьому на джерелі зростає пориста плівка кремнію й утворюється хлорид індію миш’як. З другого краю джерелі, призначений до повного відновлення хлоридів кремнію, також осаджується небагато кремнію. Эпитаксиальное нарощування плівок арсеніду індію проводиться на однойменні підкладки, розташовані ось по другого джерелом. Цей процес відбувається можна наступним последовательнымрешением:

в реакційної камере.

SiCl4 (SiCl2+2HCl, (19) з джерело арсеніду индия.

2InAs+ SiCl4+ SiCl2(2Si+2InCl+¼As4, (20).

2InAs+SiCl4(4InCl+As4, (21) на подложке.

2InCl+As2+H2(2InAs+HCl. (22) Тетрахлорид кремнію як транспортний агент в газотранспортних реакціях має перевагу над іншими хлоридами:. можна отримати особливо високого рівня чистоти;. має високе парціальний тиск при щодо невисоких температурах;. це не дає донорних рівнів в эпитаксиальном слое.

Піроліз МОС.

Значительный цікаві реакції металоорганічних сполук. Процеси що така проводяться при низьких температурах, що дуже підвищує чистоту, синтезованого сполуки, ще синтез багатьох МОС має вибірковий характер, бо як низку домішок, які впливають электрофизические параметри напівпровідникових матеріалів, не утворюють аналогічних сполук, то в процесі самого синтезу МОС відбувається очищення небажаних домішок рівня 10−5-10−6 вагу %. Основними реакціями, приводящими до утворення арсеніду індію з участю МОС, може бути такі:. термічне розкладання індивідуального МОС по схеме.

RnInAs (InAs+nRH (23) розкладання відбувається у атмосфері водню;. реакції элементоорганических похідних, мають рухливий водень по схеме.

(C2H5)3In+AsH3(InAs+3C2H6; (24). спільне розкладання двох чи більше МОС чи гідридів, що веде до освіті твердих розчинах з їхньої основі. Як джерела індію та миш’яку для вирощування епітаксійних структур використовуються мітиві етил похідні, эфираты триметил індію. Останні з'єднання перетворені на порівнянні з триметилиндия більш технологічні, так як менш реакційно спроможні й зручніше як у процесі очищення, і при проведенні процесу эпитаксиального нарощування. Зазвичай, процес осадження термічним розкладанням МОС ввозяться атмосфері водню. Можливо проведення процесу й у суміші водню і азоту або тільки в азоті. Залежно та умовами проведення процесу термічного розкладання арсенід індію можна отримати як у вигляді порошку, і у вигляді эпитаксиально вирощених верств. Однією з переваг методу є легкість проведення легування в процесі эпитаксиального нарощування. Для цього він застосовують широкий асортимент алкильных сполук елементів. З розглянутих діаграм парциальных тисків для хлоридного, хлоридногидридного методу і піролізу триметилиндия з арсином в водні слід, що максимальну область осадження арсеніду індію має система (CH3)3In- (CH3)3As-H2, мінімальну система In-AsCl3-AsH3-H2. З цього випливає, що з урахуванням обмежень що з кінетикою, процес одержання епітаксійних структур арсеніду індію з допомогою МОС менш критичний до температурі, тиску і концентрації реагентів, а здійснення цього процесу можливо ширшому діапазоні, ніж у випадку хлоридного методу. Важливим питанням з погляду розвитку методу отримання епітаксійних структур арсеніду індію з допомогою МОС є можливість забруднення верств вуглецем. Термодинамічним аналізом процесу набуття арсеніду індію по реакции.

(CH3)3In+AsH3(InAs+3CH4 (25) показано, що перехід вуглецю в верстви арсеніду індію з допомогою вторинних перетворень вуглеводнів (метану, етана, етилену) у присутності надлишку арсина і водню неможливо. Одержання епітаксійних напівпровідникових структур з допомогою МОС відкриває можливості стимулювання процесів газофазного вирощування під впливом електромагнітного поля, лазерного і ультрафіолетового опромінення. Основними особливостями і перевагами методу є:. простота конструкції реактора з одного високотемпературної зоною;. нижча температура процесу, що зменшує ефект самолегирования, покращує профіль розподілу концентрації за «товщиною шару;. можливість незалежної регулювання вихідних компонентів, що забезпечує можливість отримання епітаксійних верств із кожним заданим профілем розподілу концентрації носіїв заряду за «товщиною шару;. відсутність травящих агентів (HСl) у системі дозволяє здійснювати зростання епітаксійних верств на гетероподложках;. можливість отримувати субмикронные эпитаксиальные верстви (0.2−0.8 мкм), величина перехідною області подложка-слой становить 0.03−0.1 мкм.

Жидкофазная эпитаксия арсеніду индия.

Несмотря те що, що утруднює отримання епітаксійних верств з паровий фази є основним напрямом у технології виготовлення напівпровідникових приладів процес эпитаксиального осту з рідкої фази часом має деякими перевагами приміром. і при отриманні сильнолегированных верств;. p-n переходів високої якості. Вирощування епітаксійних верств арсеніду індію здійснюється з використанням легкоплавких металів чи його сумішей, які можна як донорными і акцепторными домішками в одержуваних шарах. На якість і электрофизические властивості епітаксійних верств, вирощуваних з рідкої фази, впливають такі чинники:. швидкість охолодження раствора-расплава;. початкова рівноважна температура раствора-расплава;. збільшення ваги растворяющего речовини понад рівноважного значення;. співвідношення обсягу розплаву і контактують площі поверхні підкладки з расплавом;. фізико-хімічна природа розчинника і розчинної речовини;. металлографическое стан поверхні підкладки;. чистота які у процесі речовин і конструкційних матеріалів. На див. мал.5 представлена схема установки щодо процесу эпитаксиального зростання з рідкої фази, але в див. мал.6 зображено крива нагріву печі під час процесса.

Рис. 5. Схема установки эпитаксиального зростання з рідкої фази: 1-держатель підкладки; 2-полдложка; 3-держатель раствора-расплава; 4-раствор-расплав.

Рис. 6. Температурний профіль процесу эпитаксиального зростання InAs з рідкої фазы.

Электронографические і металлографические дослідження встановили, що верстви вирощені в високотемпературних областях, мають досконалішу структуру проти тими, які які одержані низькотемпературних областях.

Молекулярно променева эпитаксия арсеніду индия.

МЛЭ — одне із сучасних американських і багато які обіцяють технологічних методів вирощування тонких монокристаллических напівпровідникових структур. Для осадження епітаксійних плівок в МЛЭ використовуються керовану випаровування з термічного джерела (чи одночасне випаровування з кількох джерел) за умов надвисокої вакууму. Типова установка МЛЭ показано на рис. 7.

Рис. 7. Схема установки для МЛЭ: 1-молекулярные чи атомні джерела з заслінками; 2-основная заслінка; 3-подложка; 4-аналитический блок.

Держатель підкладки і джерела атомних чи молекулярних пучків — испарительные осередки — перебувають у умовах надвисокої вакууму, одержуваного іонній відкачуванням. Испарительные осередки є невеликі нагреваемые камери («склянки»), відкриті бік підкладки. З метою зменшення теплового взаємодії та профілактики взаємного забруднення испарительные осередки поділяють екранами, охлаждаемыми рідким азотом. Той самий екран поміщають позаду власника зразка зменшення забруднення залишкової атмосфери в камері. З цією ж метою власники джерел, підкладки виготовляються з матеріалів з низьким тиском парів, як-от алунд, тантал, графіт. Робочий вакуум в ростовий камері близький к.

10−8Па. Для контролю молекулярних чи атомних пучків і вирощуваних верств у процесі вирощування використовуються дифрактометр електронів високих енергій «на відбиток», мас-спектрометр, оже-спектрометр і іонний вакуумметр, контролюючий нейтральні атомні пучки. Можливість контролю у процесі вирощування — одна з значних переваг МЛЭ. Що стосується МЛЭ температура підкладки то, можливо порівняно невисокою (500−600ОС), що зумовлює низькою швидкості зростання (порядку 0.1 нм/с) і низької швидкості об'ємної дифузії. Основна заслінка і заслінки випарних осередків дозволяють нас дуже швидко перекривати пучки. Це дає можливість змінювати склад або рівень легування вирощуваних структур буквально на межатомном відстані. При вирощуванні верств арсеніду індію методом МЛЭ атоми індію і молекули As2 і As4 потрапляють на підкладку арсеніду галію (100). До поверхні прилипають майже всі атоми індію. Потік атомів миш’яку є надлишковим і лише одне атом As за кожен атом In залишається на підкладці, формуючи стехиометрический склад вирощуваного шару. Інтенсивність молекулярних пучків і, отже, швидкість осадження можна варіювати, змінюючи температуру индиевого джерела. Зазвичай щільність потоку індію близька до 1015 атом.(см2©, а миш’яку вона у 5−10 разів більше. Як донори при вирощуванні арсеніду індію методом МЛЭ використовують елементи IV груп, такі, як Si, Ge і Sn. Вони можуть укладати подрешетку індію чи миш’яку, і тип легування буде зависить від співвідношення вакансій індію та миш’яку. Найменш відчутно до цього співвідношенню олово, запровадження якого дає матеріал n-типа. Найпоширенішою донорной домішкою, повидимому, кремній, за його використанні досягається найвища рухливість за нормальної температури рідкого азоту, що зазвичай вважається основним параметром, що характеризує якість арсеніду індію. Концентрація електронів в шарах арсеніду індію, вирощених методом МЛЭ, може перевищувати 5(1018 см-3, що значно більше тієї концентрації, що досягається під час використання газофазной эпитаксии. Ще однією перевагою МЛЭ є згладжування поверхні арсеніду індію у процесі росту. Завдяки цьому властивості метод МЛЭ особливо зручно використовувати при вирощуванні гетеропереходов, сверхрешеток і багатопластових структур. Як і разі інших епітаксійних методів, вирішальним для якості майбутньої плівки є якість приготування подложки.

Заключение

Результати різних методів эпитаксиального вирощування наведені у табл. 1. Список використаної литературы:

1. Вайсс Р. Фізика гальваномагнитных напівпровідникових приладів та їх применение/Пер. з ньому. під ред. Хомерики Про. До. М.: Енергія, 1974. 384 с.

2. Дослідження придатності гомоі гетероэпитаксиальных верств GaAs, InAs і InSb до створення датчиків Голла різних напрямів/ Портной Р. Я., Пісних Про. А., Тихонов У. І., Бессонов У. І.- У кн.: Синтез і зростання скоєних кристалів і плівок напівпровідників. Новосибірськ: Наука, Сибирское відділення, 1981, з. 127−132.

3. Герловин І. Л., Двас У. З., Лихницкий М. І. Гальваномагнитные ефекти і їх використання. М.: Машинобудування, 1967. 72 с.

4. Александров Л. М. Гетероэпитаксиальное осадження напівпровідникових плівок.- Мікроелектроніка, 1972, т. 1, № 2, з. 120−133.

5. Проблеми эпитаксии напівпровідникових плівок/ Під ред. Александрова Л. Н. Новосибірськ: Наука, Сибирское відділення, 1972. 226 с.

6. Андрєєв У. М., Долгинов Л. М., Третьяков Д. М. Рідинна эпитаксия в технології напівпровідникових приладів. М.: Радянське радіо, 1975. 328 с.

7. Палатник Л. З., Папиров І. І. Эпитаксиальные плівки. М.: Наука, 1971. 480 с.

8. Огляди електронній техніці: Розвиток теорії та практики эпитаксиального нарощування з рідкої фази з прикладу GaP/Федоров У. А., Минаждинов М. З., Невський Про. Б., Одинцова І. Р. М., 1980. Вип. 3 (724). Сер. 6. «Матеріали». 22 с.

9. Чистяков Д. Ю., Райків Ю. П. Фізико-хімічні основи технології мікроелектроніки. М.: Металургія, 1979. 408 с.

10. Огляди електронній техніці: Кінетика осадження епітаксійних верств сполук АIIIBV з газової фазы/Стрельченко З. З., Матяш А. А., М., 11 979. Вип. 8 (678). Сер. 6, «Матеріали». 56 с.

11. Огляди електронній техніці: Молекулярно-лучевая эпитаксия (особливості технологій і властивості пленок)/Денисов А. Р., Садофьев Ю. Р., Сеничкин А. П. М., 1980. Вип. 14 (762). Сер. 7, «Технологія, організація виробництва та устаткування». 76 с.

12. Олсен Р. Х., Эттенберг М. Особливості отримання гетероэпитаксиальных структур типу АIIIBV.- У кн. Зростання кристалів. М.: Світ, 1981, з. 9−77.

13. Крессел Р., Нельсон Р. Властивості й застосування плівок сполук елементів груп III і V, отриманих эпитаксией з рідкої фази.- У кн.: Фізика тонких плівок. М.: Світ, 1977, т. 7, з. 58−63.

14. Wieder H. H. Transport coefficients of InAs epilayers.-Appl. Phys. Lett., 1974, v. 25, N 4, p. 206−208.

15. Mc Carthy J. P. Preparation and properties of epitaxial InAs.- SolidState Electron, 1967, v. 10, N 7, p. 649−655.

16. Дослідження початкових стадій зростання, структурних і електрофізичних властивостей гетероэпитаксиальных верств InAs на GaAs/Стрельченко З. З., Захаров Б. Р., Гурфинкель У. І. та інших.- У кн.: Зростання і легування напівпровідникових кристалів і плівок. Новосибірськ: Наука, 1977, год. 2, з. 98−106.

17. Molecular beat epitaxial growth of InAs/Yano M., Nogami M., Matsuchima Y., Kimata M.- Japan. J. Appl. Phys., 1977, v. 16, N 12, p. 2131−2137.

18. Маделунг Про. Фізика напівпровідникових сполук елементів III і V групп/Пер. з анг. під ред. Б. І. Болтаксаю М.: Світ, 1967. 477 с.

19. Горюнова М. А. Складні алмазоподобные напівпровідники. М.: Радянське радіо, 1968. 267 з. 20. Хилсум До., Роуз-Инс А. Полупроволники типу А3В5/Пер. з анг. М.:ИЛ, 1963.324 з. 21. Разуваев Г. А., Грибов Б. Г., Домрачев Г. А., Саламатин Б. А. Металлоорганические сполуки. М.:Наука, 1972. 479 з. 22. Гидриды, галиды, МОС особливої чистоти. М.: Наука, 1976.143 з. 23. Осадження плівок та покрить розкладанням МОС. М.: Наука, 1981. 322 з. 24. Активируемые процеси технології мікроелектроніки: Міжвузівський тематичний науковий збірник. Вип. 1. Таганрог, 1975. 25. Корзо В. Ф. та інших. Плівки з элементорганических сполук, у радіоелектроніки. М.:Энергия, 1973.