СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИТРИДНОЙ ПЛЕНКИ НА ПОВЕРХНОСТИ ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ НА ОСНОВЕ GaSb Российский патент 2009 года по МПК H01L21/318 

Изобретение относится к области технологии полупроводников и может быть использовано для осуществления электронной и химической пассивации поверхностей антимонида галлия GaSb, твердых растворов GalnAsSb и приборов на их основе.

Антимонид галлия и его твердые растворы GalnAsSb широко применяются при создании оптоэлектронных приборов (источников света и быстродействующих фотодетекторов) для спектрального диапазона 2-5 мкм. Одной из главных проблем при разработке технологии приборов на их основе является высокая химическая активность поверхности и, как следствие этого, высокая скорость роста собственного окисла. Причем химический состав и толщина этих оксидов зависят от условий окружающей среды и изменяются во времени. Эти свойства являются серьезной проблемой в технологии как на стадии роста гетероструктуры, так и на стадии формирования прибора на основе этой гетероструктуры. Для создания гетеропереходов с заданными электронными и оптическими свойствами необходимо получение структурно-совершенных эпитаксиальных слоев. Это в значительной мере зависит от планарности интерфейса и плотности дефектов, возникающих на интерфейсе на начальной стадии роста слоев. Кроме того, при переходе к разработке приборов микронных размеров решающим образом на их параметры начинают влиять свойства боковой поверхности структур, такие как: химический состав, топография поверхности, рельеф и пр.

Технологические приемы, направленные на решение этих проблем, сводятся к разработке как методов очистки поверхности от окисла, так и методов сохранения заданного состояния поверхности и ее электронных характеристик в условиях технологических процессов путем создания на ней тонких когерентных покрытий.

Известен способ пассивации боковой поверхности гетероструктур в системе InAs-GaSb с целью уменьшения токов утечки (P.Y.Delaunay, A.Hood, B.Ngueyen, D.Hoffmai, Y.Wei, M.Razeghi. - Passivation of type-II InAs/GaSb double heterostructure". - Appl. Physic Letters 91, 0911112, 2007). Известный способ включает предварительное удаление окислов и плазменное напыление пленки SiO₂ толщиной 200 нм при температуре 260°С. Однако было обнаружено, что эти пленки содержат поры, через которые возможно окисление в процессе эксплуатации. Кроме того, на границе пленка - полупроводник появляется встроенный заряд, который приводит к увеличению токов утечки по боковой поверхности гетероструктуры.

Кристаллические пленки нитридов мономолекулярной толщины, когерентно связанные с поверхностью кристаллов GaSb, GalnAsSb, являются наиболее эффективным решением данной проблемы, поскольку они химически стабильны на воздухе либо в иной технологической среде и обладают высокой термической стабильностью. В настоящее время нитридные соединения, такие как нитрид бора, нитрид кремния, широко используются в качестве пассивирующих покрытий поверхности полупроводников типа А³B⁵ и приборов на их основе. Такие пленки обычно получают методами химического и плазмохимического осаждения из газовой фазы. Однако граница пассивирующий слой - полупроводник оказывается дефектной, а сам пассивирующий слой - аморфным, что не позволяет существенно снизить плотность поверхностных состояний полупроводника и уменьшить токи утечки.

Так, известен способ получения слоев нитрида бора на подложках полупроводников А³B⁵ (см. патент RU №2012092, МПК H01L 21/318, опубликован 30.04.94), включающий размещение подложки в нагреваемой зоне реактора, удаленной от зоны плазмы, создаваемой с помощью ВЧ-разряда частотой 13,56 МГц, и введение в реактор боразола и гелия. Температуру подложки поддерживают в интервале 160-200°С, расстояние между подложкой и краем индуктора устанавливают в интервале 10-14 см; мощность, подводимая к индуктору, составляет 6-10 Вт. Процесс ведут при парциальном давлении гелия (3-8)·10^-2 Торр и парциальном давлении боразола (2-3)·10^-2 Торр. Гелий вводят через зону ВЧ-разряда, а боразол вводят за зоной индуктора на расстоянии не более 1 см от его края.

При использовании известного способа граница аморфный пассивирующий слой - полупроводник оказывается дефектной, что не обеспечивает существенного снижения плотности собственных поверхностных состояний полупроводника.

Известен способ получения нитрированного слоя на подложке из полупроводникового материала (см. патент RU №2008745, МПК H01L 21/318, опубликован 28.02.94), включающий формирование окисного слоя на подложке и последующее термическое нитридизирование его в азотсодержащей газовой среде в поле электромагнитного излучения. Диапазон длин волн электромагнитного излучения выбирают при этом из условия ионизации азотсодержащей газовой среды.

Известный способ позволяет улучшить электрофизические параметры и радиационную стойкость нитрированного окисного слоя при толщине свыше 100 А, однако такое покрытие оказывается аморфным и имеет неоднородный состав по толщине слоя. Кроме того, известный способ является многостадийным и требует применения сложного технологического оборудования, включающего вакуумные, газораспределительные и электротехнические схемы.

Известен способ получения тонкой нитридной пленки на сапфировой подложке (см. заявка KR №20070116649, МПК H01L 21/205, опубликована 10.12.2007), включающий предварительную высокотемпературную обработку сапфировой подложки в атмосфере водорода электронным пучком и нанесение тонкой нитридной пленки на подложку с использованием металлоорганического метода осаждения.

Обработка поверхности подложки электронным пучком в атмосфере водорода приводит к существенному нарушению приповерхностного слоя кристалла, что приводит к увеличению токов утечки.

Известен способ получения нитридной пленки на поверхности кремния (см. заявка US №2007204959, МПК H01L 21/3065, опубликована 06.09.2007), включающий обработку поверхности кремниевой подложки плазменным разрядом в атмосфере смеси азота и инертного газа для образования нитридной пленки на поверхности подложки и последующую гидрогенизацию нитридной пленки путем обработки ее плазменным разрядом в атмосфере водорода.

Известный способ позволяет предотвратить деградацию электрических свойств изолирующей пленки. Однако такая технология приводит к нарушению стехиометрии поверхности кристаллов, а покрытие оказывается аморфным и имеет неоднородный состав по толщине слоя.

Известен способ получения нитридной пленки на поверхности полупроводниковых соединений А³B⁵ (см. Антипов В.Г., Зубрилов А.С., Меркулов А.В. и др. - "Молекулярно-пучковая эпитаксия кубического GaN на подложках GaAs (001) с использованием гидразина." - ФТП, т.29, вып.10, с.1812-1821). Известный способ включает предварительную десорбцию окислов с поверхности полупроводникового соединения при высоких температурах (600°С) в потоке паров мышьяка и нитридизацию поверхности полупроводника с помощью паров гидразина N₂Н₄ при 480°С.

Процесс взаимодействия поверхности полупроводниковых соединений А³B⁵ с парами гидразина в известном способе приводит к химической реакции замещения элемента 5 группы полупроводника на азот с образованием соответствующего нитрида. Для обеспечения кристалличности такого слоя процесс проводят при температурах не ниже 450°С. Однако использование высоких температур приводит к формированию относительно толстых (более 10 мономолекулярных слоев) пленок, в которых протекают процессы релаксационного дефектообразования: возникают микротрещины, дефекты упаковки, дислокации несоответствия. Таким образом, нитридные пленки, получаемые в процессе замещения, не являются когерентными исходной поверхности полупроводника, а их диэлектрические свойства неоднородны.

Известен способ получения нитридной пленки на поверхности полупроводниковых соединений A³B⁵ (см. патент RU №2168237, МПК H01L 21/318, опубликован 27.03.2001), совпадающий с заявляемым техническим решением по наибольшему числу существенных признаков и принятый за прототип. Способ-прототип включает удаление окислов с поверхности и ее последующую нитридизацию погружением поверхности полупроводниковых соединений A³B⁵ в щелочной водный раствор гидразина N₂H₄ концентрацией 2-10 моль/л и водорастворимого моносульфида концентрацией 0,05-0,15 моль/л.

Известный способ-прототип обеспечивает получение монослойной нитридной пленки, когерентной к исходной поверхности кристалла полупроводника GaAs, создание планарной, бездефектной границы полупроводник GaAs - нитридный слой и тем самым позволяет максимально снизить плотность поверхностных состояний, лежащих в запрещенной зоне полупроводника. Однако при использовании способа-прототипа для получения нитридной пленки на поверхности гетероструктуры на основе GaSb было обнаружено, что в процессе пассивации удаляется не только поверхностный окисный слой, но и происходит травление самого кристалла. Это приводит к развитию микрорельефа поверхности, и даже к изменению заданного рельефа мезаструктуры. Шероховатость боковой поверхности при приложении напряжения к гетероструктуре формирует неравномерное распределение электрического поля. Локальная концентрация силовых линий приводит к локальному пробою, увеличению тока утечки по поверхности прибора и уменьшению его срока службы. При уменьшении времени обработки боковой поверхности гетероструктуры в растворе, приведенном в прототипе, не обеспечивается формирование сплошного покрытия.

Задачей заявляемого изобретения являлась разработка такого способа получения нитридной пленки на боковой поверхности гетероструктуры на основе GaSb, который обеспечивал бы получение монослойной нитридной пленки, когерентной к боковой поверхности гетероструктуры при сохранении исходного микрорельефа этой поверхности.

Поставленная задача решается тем, что способ изготовления гетероструктуры на основе GaSb включает последовательное эпитаксиальное выращивание на подложке n-типа GaSb слоя твердого раствора GalnAsSb n-типа, согласованного по параметру решетки с подложкой, и слоя GalnAsSb р-типа, создание методом фотолитографии мезаструктуры и нанесение нитридной пленки на боковую поверхность получаемой мезаструктуры погружением в щелочной водный раствор гидразина N₂H₄ концентрацией 10-20 моль/л, кислой соли гидразина концентрацией 6-9 моль/л и водорастворимого моносульфида концентрацией 0,02-0,04 моль/л.

Добавление кислой водорастворимой соли гидразина позволяет уменьшить рН раствора до 8, это приводит к тому, что фаза травления сводится только к удалению поверхностного оксидного слоя и внешнего слоя Sb и/или As с поверхности кристалла, но при этом не затрагивается сам кристалл. Затем на вскрытой поверхности, образованной атомами Ga и/или In, формируется нитридное покрытие в процессе постепенного замещения адсорбированных анионов SH^- и ОН^- диссоциативно адсорбируемыми молекулами гидразина. Увеличение концентрации гидразина в предлагаемом растворе по отношению к прототипу обеспечивает уменьшение времени переходных процессов до формирования сплошного нитридного покрытия. Кроме того, уменьшение концентрации водорастворимого сульфида и увеличение концентрации гидразина приводит к уменьшению равновесной концентрации сероводорода, который образуется в результате гидролиза анионов SH^-. Это позволяет снизить скорость накопления на обрабатываемой поверхности элементарной серы, возникающей в результате взаимодействия H₂S с растворенным из воздуха кислородом. В результате обработки заявляемым раствором рельеф поверхности сглаживается, уменьшается ее среднеквадратичная шероховатость. А поскольку шероховатости поверхности являются источниками концентрации локальных полей, то сглаживание микрорельефа приводит к равномерному распределению поля и уменьшению токов утечки.

Перед эпитаксией на поверхности подложки GaSb можно формировать нитридную пленку, предварительно удаляя окислы с поверхности подложки и проводя последующую ее нитридизацию погружением поверхности GaSb в щелочной водный раствор гидразина N₂H₄ концентрацией 10-20 моль/л, кислой соли гидразина концентрацией 6-9 моль/л и водорастворимого моносульфида концентрацией 0,02-0,04 моль/л. Слои, выращенные на подложках с нитридной пленкой на поверхности, имеют меньшую плотность дефектов упаковки и меньшую плотность наклонных дислокации.

В качестве кислой соли гидразина можно ввести, например, солянокислый гидразин (N₂Н₄·2НСl) или сернокислый гидразин (N₂H₄·H₂SO₄).

В качестве водорастворимого моносульфида можно ввести сульфидную соль металла 1 группы, в частности, Na₂S или (NH₄)₂S.

Заявляемый способ поясняется чертежами, где:

на фиг.1 показана гетероструктура n-GaSb/n-GalnAsSb/p-GalnAsSb, сформированная методом фотолитографии в виде мезаструктуры;

на фиг.2 показана зависимость темнового тока от приложенного обратного напряжения (ВАХ) для гетероструктур n-GaSb/n-GalnAsSb/p-GalnAsSb: (1 - обработка боковой поверхности по способу-прототипу и 2 - обработка боковой поверхности по заявляемому способу);

на фиг.3 изображена гистограмма темновых токов при обратном смещении - 0,2 В для пластин с гетероструктурами, боковая поверхность которых не обрабатывалась;

на фиг.4 изображена гистограмма темновых токов при обратном смещении - 0,2 В для пластин с гетероструктурами, боковая поверхность которых обрабатывалась способом-прототипом;

на фиг.5 изображена гистограмма темновых токов при обратном смещении - 0,2 В для пластин с гетероструктурами, боковая поверхность которых обрабатывалась заявляемым способом;

на фиг.6 изображена гистограмма темновых токов при обратном смещении - 0,2 В для пластин с гетероструктурами, боковая поверхность которых и подложка GaSb обрабатывалась заявляемым способом;

на фиг.7 в таблице 1 приведены составы растворов, использованных для получения нитридной пленки;

на фиг.8 приведено продолжение таблицы 1, приведенной на фиг.7;

на фиг.9 в таблице 2 приведены характеристики поверхности и полученных нитридных пленок;

на фиг.10 приведена топография поверхности подложки, обработанной заявляемым способом;

на фиг.11 изображен рельеф поверхности подложки, обработанной заявляемым способом.

Сущность заявляемого способа получения нитридной пленки заключается в создании когерентного адсорбционного покрытия из атомов азота, встраивающихся в кристаллическую решетку GaSb и его твердых растворов, в процессе обработки водным щелочным раствором, содержащим гидразин, водорастворимую кислую соль гидразина и водорастворимый моносульфид. В основе процесса образования нитридной пленки лежит диссоциативная адсорбция молекул гидразина на электрофильных центрах, образуемых атомами Ga и/или In. Функция кислых солей гидразина заключается в уменьшении рН раствора, а анионов SH^-, образующихся в растворе, в удалении с обрабатываемой поверхности атомов Sb и/или As.

При взаимодействии исходной поверхности с нитридизирующим раствором первоначально происходит растворение естественного окисла на поверхности полупроводника. Затем идет окислительно-восстановительный процесс на гетерофазной границе полупроводник - электролит, заключающийся в транспорте электронов проводимости из полупроводника на катионы водорода в растворе и формировании электрофильных центров адсорбции на положительно заряженных атомах Ga и/или In. Далее анионы SH^- селективно адсорбируются на атомах Sb и/или As. Этот процесс завершается образованием сурьмяных тиосоединений и/или мышьяковых тиосоединений, которые удаляются с поверхности кристалла в раствор. После чего уже происходит адсорбция анионов SH^-, ОН^- и нуклеофильных молекул гидразина.

Введение кислых солей гидразина в предлагаемый раствор приводит к уменьшению рН раствора (рН=8) по сравнению с прототипом, что приводит к резкому уменьшению концентрации гидроксила в первичном адсорбционном покрытии поверхности. При этом образование молекул Са(ОН)₃, которое могло бы привести к дальнейшему травлению кристалла, исключается. Дальнейшие процессы необратимой двухстадийной диссоциативной адсорбции молекул гидразина приводят к вытеснению с поверхности анионов SH^- и ОН^- и формированию сплошного нитридного покрытия. Оптимальная концентрация гидразина в растворе составляет 10-20 моль/л, кислой соли гидразина концентрацией 6-9 моль/л и водорастворимого моносульфида концентрацией 0,02-0,04 моль/л.

При концентрации гидразина меньше 10 моль/л не достигается сплошность нитридной пленки. А концентрация 20 моль/л определяется максимальным содержанием гидразина в коммерческом растворе-гидразине гидрате (N₂H₄)OH. Приведенные концентрации кислой соли гидразина соответствуют диапазону буферной емкости раствора, внутри которого рН раствора остается близким к 8 (8±0,2). При таком рН степень первичного покрытия галлиевой поверхности анионами SH^- существенно превышает степень покрытия ее анионами ОН^-, что исключает образование Gа(ОН)₃ и травление кристалла.

При концентрации водорастворимой кислой соли гидразина, превышающей 9 моль/л, раствор становится слишком кислым, что приводит к увеличению концентрации сероводорода в растворе и возрастанию скорости осаждения элементарной серы на обрабатываемой поверхности. Кроме того, необходимо отметить, что концентрация кислой соли гидразина не должна превышать концентрацию гидразина, поскольку введение этой соли переводит нуклеофильные молекулы гидразина в неактивное состояние.

При концентрации водорастворимой кислой соли гидразина менее 6 моль/л концентрация анионов ОН^- оказывается достаточно высокой, что вызывает развитие процессов травления поверхности полупроводника.

Введение моносульфида концентрацией, превышающей 0,04 моль/л, приводит к появлению серы в получаемом адсорбционном покрытии, что снижает степень заполнения поверхности кристалла азотом. При концентрации сульфидной соли менее 0,02 моль/л может не происходить полного удаления Sb и/или As из поверхностного слоя кристалла. Заявитель не обнаружил в патентной и другой научно-технической литературе описания способа получения нитридной пленки на поверхности полупроводникового соединения А³B⁵, который бы содержал заявляемую совокупность существенных признаков, что свидетельствует, по мнению заявителя, о соответствии заявляемого способа критерию "новизна".

Получение нитридных пленок с использованием гидразина известно (см. способ-прототип). Однако при обработке боковой поверхности гетероструктуры способом-прототипом в процессе пассивации удаляется не только поверхностный окисный слой, но и происходит травление самого кристалла. Это приводит к изменению рельефа боковой поверхности, к развитию микрорельефа поверхности, увеличению ее среднеквадратичной шероховатости и, как следствие этого, увеличению тока утечки по боковой поверхности.

В заявляемом способе процесс удаления окислов и образования нитридной пленки происходит в растворе при указанном выше соотношении гидразина, водорастворимой кислой соли гидразина и моносульфида, что обеспечивает получение нового технического результата - образование кристаллического монослоя нитрида на боковой поверхности гетеростуктуры без нарушения микрорельефа поверхности. Совокупность этих свойств, а именно: гладкий микрорельеф боковой поверхности и кристаллический монослой нитрида с однородными диэлектрическими параметрами, приводит к уменьшению токов утечки гетероструктур.

Заявляемый способ изготовления гетероструктуры на основе GaSb осуществляют следующим образом.

Подложку GaSb n-типа обезжиривают и последовательно эпитаксиально выращивают слой твердого раствора GalnAsSb n-типа, согласованного по параметру решетки с подложкой, и слой GalnAsSb р-тира. На выращенной пластине методом стандартной фотолитографии формируются мезаструктуры, после чего наносится нитридная пленка на боковую поверхность мезаструктур погружением на несколько минут в приготовленный щелочной водный раствор гидразина N₂H₄ концентрацией 10-20 моль/л, кислой соли гидразина концентрацией 6-9 моль/л и водорастворимого моносульфида концентрацией 0,02-0,04 моль/л. Затем пластину вынимают из раствора, многократно промывают водой и высушивают на воздухе.

Пример 1.

Способ изготовления гетероструктуры на основе GaSb заявляемым способом был использован для уменьшения токов утечки приборов путем формирования пассивирующей нитридной пленки на боковой поверхности гетероструктуры. Результат пассивации контролировался измерением темновых вольт-амперных характеристик сформированных гетероструктур. Подложку GaSb n-типа обезжиривали в четыреххлористом углероде, в ацетоне и промывали в деионизованной воде. Затем на этой подложке последовательно методом молекулярно-пучковой эпитаксии выращивали слой твердого раствора n-GalnAsSb, легигованного теллуром (Те) толщиной 2 мкм, и слой p-GalnAsSb, легированного германием (Ge) толщиной 1 мкм. На выращенной пластине методом стандартной фотолитографии формировались мезаструктуры диаметром 300 мкм, а затем формировались омические контакты (см. фиг.1). По указанной выше процедуре (см. фиг.7 таблица 1) приготавливали пассивирующий раствор, состоящий из водного раствора гидразина N₂H₄ концентрацией 10 моль/л, водорастворимой солянокислой соли гидразина (N₂H₄·2HCl) концентрацией 6 моль/л и водорастворимого сульфата натрия Na₂S концентрацией 0,02 моль/л, в который погружали пластину на 10 минут. Затем пластину вынимали из раствора, многократно промывали деонизованной водой и высушивали на воздухе. Качество сформированных мезаструктур контролировали вольт-амперными характеристиками (см. фиг.2). Измерения проводились при Т=20°С. Измеряемый темновой ток можно разложить на две составляющие: на ток, протекающий через объем гетероструктуры, и ток утечки по боковой поверхности. Наиболее заметно влияние тока утечки по боковой поверхности на темновой ток при обратном смещении вблизи 0 В, поэтому величина обратного тока при обратном смещении - 0,2 В служила критерием качества сформированных мезаструктур. По результатам измерений вольт-амперных характеристик были построены гистограммы, которые представляют собой распределение количества мезаструктур с определенным темновым током при обратном смещении - 0,2 В по отношению к общему числу структур на пластине. Для анализа влияния пассивации боковой поверхности гетероструктур на токи утечки были построены гистограммы темновых токов при обратном смещении - 0,2 В для пластины с гетероструктурами, боковая поверхность которых не обрабатывалась (см. фиг.3), для пластины с гетероструктурами, боковая поверхность которых обрабатывалась способом-прототипом (см. фиг.4), и для пластин с гетероструктурами, боковая поверхность которых обрабатывалась в заявляемом растворе (см. фиг.5). Количество мезаструктур на каждой из исследуемых пластин было практически одинаковым и составляло около 50 штук. Из гистограммы темновых токов, построенной для исходной пластины, где мезаструктуры не обрабатывались в пассивирующих растворах (см. фиг.3), следует, что величина темновых токов имеет большой разброс значений - от 5 мкА до 25 мкА. Количество структур, у которых величина тока близка к расчетному значению 5 мкА, составляет около 70%. В случае нитридизации боковой поверхности по способу-прототипу также наблюдается большой разброс (см. фиг.4). Количество структур, у которых величина тока близка к расчетному значению 5 мкА, также близка к 70%. Однако по сравнению с исходной пластиной увеличился процент структур, у которых величина тока находится в области 10-20 мкА. Это связано с травлением боковой поверхности, с развитием ее микрорельефа, что вызывает неоднородное распределение электрического поля и увеличение токов утечки по боковой поверхности. Из сопоставления гистограмм следует, что наибольшее количество мезаструктур с темновым током, меньшим или равным 5 мкА, при обратном смещении - 0,2 В было сформировано на пластине, обработанной в заявляемом растворе (см. фиг.5). Количество структур, у которых величина тока близка к расчетному значению 5 мкА, составляет более 80%. Однако количество структур, у которых величина темновых токов имеет разброс значений от 10 мкА до 25 мкА, составляет около 15%.

Пример 2

Подобное распределение темновых обратных токов было получено в случае обработки боковой поверхности структур в пассивирующем растворе, состоящем из водного раствора гидразина N₂H₄ концентрацией 20 моль/л, солянокислой соли гидразина (N₂H₄·2HCl) концентрацией 9 моль/л и сульфата натрия Na₂S концентрацией 0,04 моль/л, в который погружали пластину на 10 минут. Приведенные результаты нитридизации боковой поверхности гетероструктур свидетельствуют, что разброс темновых токов, кроме токов утечки по боковой поверхности, возможно обусловлен токами в объеме полупроводника по дефектам, которые образуются в процессе эпитаксиального роста слоев.

Пример 3

Плотность дефектов во многом определяется степенью планарности и кристаллического совершенства интерфейса гетероструктуры. Нарушение планарности подложки и ее кристаллического совершенства возникает при удалении естественных окислов в ходе предэпитаксиального отжига. Для того чтобы уменьшить плотность дефектов в эпитаксиальных слоях, проводилось формирование пассивирующей нитридной пленки как на боковой поверхности гетероструктуры, так и на поверхности подложки GaSb перед выращиванием гетероструктуры. С этой целью пластину GaSb обезжиривали в четыреххлористом углероде и затем последовательно промывали в ацетоне и деионизованной воде. По указанной выше процедуре приготавливали щелочные водные растворы гидразина, водорастворимой солянокислой соли гидразина (N₂H₄·HCl) и сульфата натрия Na₂S различной концентрации. Исходные концентрации компонентов в приготовленных растворах приведены в таблице 1 на фиг.7 - 8. В приготовленные растворы погружали подложку GaSb и выдерживали при комнатной температуре в течение 10 минут. Затем пластину вынимали из раствора, многократно промывали водой и высушивали на воздухе. Для оценки качества полученных нитридных пленок использовали три методики: дифракцию быстрых электронов; Оже-электронную спектрометрию и атомно-силовую микроскопию (АСМ). Сопоставляя данные, полученные этими методиками, составляли заключение о топографии поверхности подложки, структурном совершенстве и составе адсорбционной пленки. Топография (см. фиг.10) и рельеф поверхности подложки GaSb (см. фиг.11), обработанной в заявляемых растворах, позволяет говорить о планарности поверхности подложки в наноразмерном масштабе при ее подготовке по заявляемому способу.

После этой процедуры на подложке GaSb с нитридной пленкой на поверхности методом молекулярно-пучковой эпитаксии выращивались гетероструктуры на основе GaSb, как в примере 1 и в примере 2. Гистограмма темновых токов при обратном смещении - 0,2 В для пластин с гетероструктурами, боковая поверхность которых и подложка GaSb обрабатывались заявляемым способом, показана на фиг.6. Из сопоставления гистограмм (см. фиг.3 - 6) следует, что наибольший процент структур с малыми темновыми токами при обратном смещении - 0,2 В получаются только в случае нитридизации как боковой поверхности гетероструктур, так и подложки GaSb перед эпитаксией.

Изобретение относится к технологии полупроводников и может быть использовано для осуществления электронной и химической пассивации поверхности антимонида галлия. Сущность изобретения: для осуществления способа получения нитридной пленки получают гетероструктуру на основе GaSb эпитаксиальным выращиванием на подложке n-типа GaSb слоя твердого раствора GalnAsSb n-типа, согласованного по параметру решетки с подложкой, и слоя GalnAsSb р-типа. Затем создают методом фотолитографии мезаструктуры и наносят нитридную пленку на боковую поверхность получаемой мезаструктуры. Для этого погружают мезаструктуру в щелочной водный раствор гидразина N₂H₄ концентрацией 10-20 моль/л, кислой соли гидразина концентрацией 6-9 моль/л и водорастворимого моносульфида концентрацией 0,02-0,04 моль/л. Изобретение обеспечивает получение многослойной нитридной пленки, когерентной к боковой поверхности гетероструктуры при сохранении исходного микрорельефа этой поверхности. 6 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Способ изготовления гетероструктуры на основе GaSb, включающий последовательное эпитаксиальное выращивание на подложке n-типа GaSb слоя твердого раствора GalnAsSb n-типа, согласованного по параметру решетки с подложкой, и слоя GalnAsSb р-типа, создание методом фотолитографии мезаструктуры и нанесение нитридной пленки на боковую поверхность получаемой мезаструктуры погружением в щелочной водный раствор гидразина N₂H₄ концентрацией 10-20 моль/л, кислой соли гидразина концентрацией 6-9 моль/л и водорастворимого моносульфида концентрацией 0,02-0,04 моль/л.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед эпитаксией на поверхности упомянутой подложки GaSb формируют нитридную пленку путем удаления окислов с упомянутой поверхности и последующей ее нитридизацией погружением поверхности GaSb в щелочной водный раствор гидразина N₂H₄ концентрацией 10-20 моль/л, кислой соли гидразина концентрацией 6-9 моль/л и водорастворимого моносульфида концентрацией 0,02-0,04 моль/л.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кислой соли гидразина вводят солянокислый гидразин (N₂H₄·2НСl).

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кислой соли гидразина вводят сернокислый гидразин (N₂H₄·H₂SO₄).

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве водорастворимого моносульфида вводят сульфидную соль металла I группы.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что в качестве сульфидной соли металла I группы вводят Na₂S.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве водорастворимого моносульфида вводят (NH₄)₂S.