СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТРУКТУР АРСЕНИДА ГАЛЛИЯ ДЛЯ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ НА ОСНОВЕ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ ШОТТКИ Советский патент 1995 года по МПК H01L21/18 

Изобретение относится к технологии полупроводниковых материалов путем газофазной эпитаксии и может быть использовано для получения многослойных гетероструктур на основе арсенида галлия, используемых при создании СВЧ-приборов.

Цель изобретения - улучшение электрофизических параметров структур путем подавления диффузии примеси из подложки и уменьшения неоднородности распределения дислокаций в плоскости подложки.

Буферный слой создается для снижения и выравнивания плотности дислокаций, существующих в стандартных полуизолирующих подложках нелегированного GаAs от центра к периферии в пределах 3˙10⁵ см^-2 до 5˙10³ см^-2 и концентрации глубоких центров. В высокоомном буферном слое создаются потециальные барьеры, являющиеся геттерами электрически активных дефектов и примесей, диффундирующих из подложки в активные слои, что оказывает влияние на вольт-амперные характеристики создаваемых приборов. Таким образом, потенциальные барьеры буферного слоя получаются не за счет создания чередующихся пар уровней с различной концентрацией носителей заряда, достигаемых легированием, а за счет создания потенциальных барьеров подслоев путем изменения стехиометрии нелегированного GаАs. Подслои нелегированного GаАs получают в эпитаксиальном реакторе проточного типа за счет попеременного изменения соотношения компонентов Аs₄ и АsСl₃ в газовой смеси.

Способ получения структур осуществляют следующим образом. Последовательно выращивают в едином технологическом цикле на полуизолирующей подложке арсенида галлия высокоомный буферный слой путем 3-х и 4-х кратного последовательного наращивания нелегированных областей, каждая из которых состоит из двух подслоев с концентрацией глубокого уровня Е12 n₁=10¹² см^-2 и n₂= 10¹⁴ см^-2 и толщиной до 0,14 мкм, активный слой n-типа проводимости и контактный слой n-типа проводимости. Скорости потоков Аs₄ в водороде изменяются от 0 до 250 см³/мин и АsСl₃ в водороде от 50 до 300 см³/мин.

Пример реализации. Проводят получение структур с заданным неоднородным профилем по стехиометрии, содержащим чередующиеся пары концентрации уровней Е12n₁=10¹² см^-2 и n₂=10¹⁴ см^-2 ш. Суммарная заданная толщина буферного слоя равна 1 мкм, толщина каждой области (подслоя) порядка 0,14 мкм. В эпитаксиальную установку С2877 подают водород, включают печь и выводят ее в рабочий температурный режим (температура источника 780^оС, зоны роста 690^оС). Через шлюзовое устройство на пьедестале устанавливают подложку GаАs марки АГПЧ-1-12-18 (100), затем пьедестал помещают в зону роста. По достижении подложками температуры 690^оС с помощью программы производят пуск ростовой (Н₂+АsСl₃) и регулирующей (Н₂+Аs₄) парогазовой смеси и проводят наращивание эпитаксиальных структур, управляя концентрацией глубоких уровней Е12. Для получения в подслое концентрации глубоких уровней, равной 10¹² скорость потока (Н₂+АsСl₃) составляет 250-350 см³/мин (регулирующий канал закрыт), для получения второго подслоя концентрации глубоких уровней Е12 10¹⁴-50-100 см³/мин (регулирующий канал пропускает смесь Н₂+Аs₄) - 200 см³/мин. Такие технологические операции повторяются 3-4 раза. После осаждения буферного слоя создается активный слой n-типа и контактный слой n-типа. Для этого в реактор дополнительно подается легирующий компонент Н₂S для получения активного слоя толщиной 0,25-0,3 мкм и n=5˙10¹⁶ см^-3. Далее осаждают контактный слой. По окончании роста производится продувка реактора водородом и разгрузка.

В таблице приведены технологические параметры процесса для пяти экспериментов при крайних и средних значениях потоков и электрофизические параметры получаемых при этом значениях структур. Очевидно, что наилучшие результаты достигнуты при скоростях по изобретению.

Измерения концентрации глубоких уровней производились на установке DLТS, каждый раз изменяя режим роста 11 подслоя высокоомного буферного слоя. Технологии активного и контактного слоя оставались неизменными. Были изготовлены тест-образцы, коэффициенты шума которых были определены измерителем характеристик шума Х5-37. Измерения коэффициента шума производились при частоте 10,6 ГГц.

Предполагается повышение стабильности характеристик приборов, а также воспроизводимости и параметров на 8-10%.

Изобретение может быть использовано для получения многослойных гетероструктур на основе арсенида галлия, используемых при создании СВЧ-приборов. Сущность способа заключается в том, что буферный слой на подложке арсенида галлия формируют путем трех-четырехкратного последовательного наращивания нелегированных областей, каждая из которых состоит из двух подслоев с концентрацией глубоких уровней E12n₁= 10¹² cм^-2 и n₂= 10¹⁴. 1 табл.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТРУКТУР АРСЕНИДА ГАЛЛИЯ ДЛЯ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ НА ОСНОВЕ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ ШОТТКИ, включающий последовательно выращивание в едином технологическом цикле на полуизолирующей подложке арсенида галлия с ориентацией (100) высокоомного буферного слоя методом газофазного осаждения из смеси, содержащей трихлорид мышьяка с водородом, с использованием источника галлия, активного слоя n-типа проводимости и контактного слоя n⁺-типа проводимости, отличающийся тем, что, с целью улучшения электрофизических параметров структур путем подавления диффузии примеси из подложки и уменьшения неоднородности распределения дисклокаций в плоскости подложки, выращивание высокоомного буферного слоя проводят путем трех - четырехкратного последовательного наращивания нелегированных областей при температуре осаждения 690 ± 10^oС, каждая из которых состоит из двух подслоев, нижний из которых выращивают при потоке трихлорида машьяка с водородом 250 - 350 см³/мин при температуре источника галлия 780 ± 5^oС, а верхний подслой выращивают с использованием дополнительного потока газообразного мышьяка и водорода величиной 50 - 100 см³/мин при той же температуре источника галлия, при этом каждый подслой выращивают толщиной не более 0,14 мкм.