RU1771335C - Method for producing epitaxial structures in the basis of gallium arsenide - Google Patents

Method for producing epitaxial structures in the basis of gallium arsenide Download PDF

Info

Publication number
RU1771335C
RU1771335C SU4836839A RU1771335C RU 1771335 C RU1771335 C RU 1771335C SU 4836839 A SU4836839 A SU 4836839A RU 1771335 C RU1771335 C RU 1771335C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
layer
gallium arsenide
insulating
reactor
buffer layer
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.А. Захаров
Г.Ф. Лымарь
М.Г. Нестерова
А.Е. Шубин
Original Assignee
Научно-исследовательский институт "Пульсар"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Научно-исследовательский институт "Пульсар" filed Critical Научно-исследовательский институт "Пульсар"
Priority to SU4836839 priority Critical patent/RU1771335C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1771335C publication Critical patent/RU1771335C/en

Links

Abstract

FIELD: chemical engineering; electronics; semiconductors. SUBSTANCE: method involves building up a buffer semi-insulating layer of gallium arsenide on semiconductor underlying material. Alloyed low-resistance layers are built up thereafter. The building-up process is carried out in hydrogen medium in the presence of arsine or metallo-organic compounds of arsenic. The high quality buffer layer building-up process takes place at a pressure of 12-30 torr in the medium of plasma of glow discharge. Underlying material temperature is equal to 530-690 C in the process of manufacturing the structures. EFFECT: enhanced insulating properties of gallium arsenide layer; fully excluded conducting interlayer in the region of buffer layer interface with underlying material.

Description

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано при получении методом пиролитического синтеза эпитаксиальных структур для изготовления интегральных схем и приборов СВЧ-электроники. The invention relates to semiconductor technology and can be used to obtain by the method of pyrolytic synthesis of epitaxial structures for the manufacture of integrated circuits and microwave electronics.

Разработка большей части интегральных схем (ИС) и приборов СВЧ-электроники, например полевых транзисторов на основе многослойных эпитаксиальных структур арсенида галлия, требует использования подложек с хорошими изолирующими свойствами. Чаще всего для этих целей используют полуизолирующие подложки арсенида галлия, изготовленные из монокристаллов, выращенных по Чохральскому из-под слоя защитного флюса. Получение совершенных по структуре и однородных по распределению электрофизических параметров легированных эпитаксиальных слоев, служащих для изготовления активных элементов ИС и СВЧ-приборов, требует предварительного наращивания на монокристаллической подложке буферного слоя. Как правило, этот буферный слой получают в едином цикле эпитаксального наращивания всех слоев структуры. Изолирующие свойства буферного слоя не должны уступать характеристикам монокристаллической подложки и оказывают очень большое влияние на работоспособность и параметры изготавливаемых приборов. Полуизолирующие эпитаксиальные слои арсенида галлия, изготавливаемые методом пиролиза металлоорганических соединений (МОС) галлия в присутствии гидридных или МОС-соединений мышьяка, могут быть получены как с применением легирования примесями с глубокими уровнями для компенсации фона остаточных примесей, так и без применения специального легирования. Методика получения полуизолирующего буферного слоя без применения специального легирования более предпочтительна в связи со следующим. Легирование арсенида галлия примесями с глубокими уровнями (кислород, хром, железо, никель, молибден и другие переходные металлы) приводит к искажению параметра решетки матрицы кристалла. Возможность компенсации остаточного фона мелких примесей ограничена низкой растворимостью примесей с глубокими уровнями. Компенсированные этими примесями слои часто обладают фоточувствительностью, причем генерация носителей глубокими уровнями может наблюдаться при их возбуждении высокими электрическими полями в ряде СВЧ-приборов. The development of most integrated circuits (ICs) and microwave electronics devices, for example field effect transistors based on multilayer epitaxial structures of gallium arsenide, requires the use of substrates with good insulating properties. Most often, semi-insulating gallium arsenide substrates made from single crystals grown according to Czochralski from under a protective flux layer are most often used for these purposes. Obtaining perfect in structure and uniform in distribution of electrophysical parameters doped epitaxial layers, which serve for the manufacture of active elements of ICs and microwave devices, requires a preliminary build-up of a buffer layer on a single crystal substrate. As a rule, this buffer layer is obtained in a single cycle of epitaxial growth of all layers of the structure. The insulating properties of the buffer layer should not be inferior to the characteristics of a single-crystal substrate and have a very large impact on the performance and parameters of the manufactured devices. Semi-insulating epitaxial layers of gallium arsenide made by the pyrolysis of gallium organometallic compounds (MOS) in the presence of arsenic hydride or MOS compounds can be obtained both by doping with impurities with deep levels to compensate for the background of residual impurities, and without using special doping. The method of obtaining a semi-insulating buffer layer without the use of special alloying is more preferable in connection with the following. Doping of gallium arsenide with impurities with deep levels (oxygen, chromium, iron, nickel, molybdenum, and other transition metals) leads to a distortion of the lattice parameter of the crystal matrix. The ability to compensate for the residual background of small impurities is limited by the low solubility of impurities with deep levels. The layers compensated by these impurities often have photosensitivity, and generation of carriers by deep levels can be observed when they are excited by high electric fields in a number of microwave devices.

Известен способ получения эпитаксиальных структур на основе арсенида галлия методом пиролиза триметилгаллия в присутствии арсина, включающий наращивание легированных эпитаксиальных слоев на полуизолирующей арсенидгаллиевой подложке. A known method of producing epitaxial structures based on gallium arsenide by trimethylgallium pyrolysis in the presence of arsine, including the growth of doped epitaxial layers on a semi-insulating gallium arsenide substrate.

С поверхности легированных хромом подложек путем газового травления удаляли поверхностный слой толщиной около 5 мкм, а затем при 730оС наращивали легированной серой эпитаксиальный слой со скоростью около 650 650

Figure 00000001
/мин/мин. Переход от подложки к эпитаксиальному слою превышал 0,2 мкм. Изготовленные на основе этих структур малошумящие полевые транзисторы имели средние характеристики даже на частоте 8 ГГц. Результат закономерен, поскольку в изготовленных структурах отсутствовал буферный слой, роль которого в структурах для полевых транзисторов с барьером Шоттки (ПТШ) заключается в физико-химическом экранировании активного слоя (канала) от подложки. Хотя в известном способе и удалили травлением поверхностный слой подложки, серьезный "резервуар" загрязнений, тем не менее сохранилась возможность наследования эпитаксиальным слоем структурных дефектов и диффузии хрома в активный слой. Выращивание эпитаксиально чистого буферного слоя резко уменьшает неконтролируемое загрязнение активного слоя и подвижность носителей заряда в нем увеличивается. Для малошумящих ПТШ особенно важен рост подвижности носителей в области активного слоя, граничащей с буферным слоем, поскольку эти приборы работают при неперекрытой части канала протяженностью около 100 100
Figure 00000002
. Ток идет фактически в переходном слое между каналом и буферным слоем. Для уменьшения эффекта управления через подложку и снижения проводимости стока необходимо иметь сильнокомпенсированный буферный слой. Но легировать его примесями с глубокими уровнями нельзя, так как диффузия этих примесей в канал приводит к снижению дрейфовой скорости электронов в канале и, как следствие, к уменьшению крутизны. Поэтому буферный слой должен обладать противоречивыми свойствами иметь хорошие изолирующие характеристики и в то же время не служить источником рассеивающих центров для переходной области активного слоя.On the surface of substrates doped with chromium by gas etching is removed a surface layer of about 5 microns thickness and then at 730 ° C built up doped epitaxial layer of sulfur at a rate of about 650,650
Figure 00000001
/ min / min The transition from the substrate to the epitaxial layer exceeded 0.2 μm. Low-noise field-effect transistors made on the basis of these structures had average characteristics even at a frequency of 8 GHz. The result is natural, since the fabricated structures did not have a buffer layer, the role of which in the structures for field-effect transistors with a Schottky barrier (PTS) is the physicochemical screening of the active layer (channel) from the substrate. Although the surface layer of the substrate, a serious “reservoir” of contaminants, was removed by etching in the known method, nevertheless, the epitaxial layer was able to inherit structural defects and diffuse chromium into the active layer. The growth of an epitaxially pure buffer layer sharply reduces the uncontrolled contamination of the active layer and the mobility of charge carriers in it increases. For low-noise PTSh, it is especially important to increase the mobility of carriers in the region of the active layer adjacent to the buffer layer, since these devices operate with an uncovered part of the channel with a length of about 100 100
Figure 00000002
. The current actually flows in the transition layer between the channel and the buffer layer. To reduce the control effect through the substrate and reduce the conductivity of the drain, it is necessary to have a highly compensated buffer layer. But it is impossible to dope it with impurities with deep levels, since the diffusion of these impurities into the channel leads to a decrease in the drift velocity of electrons in the channel and, as a consequence, to a decrease in the steepness. Therefore, the buffer layer should have contradictory properties and have good insulating characteristics and at the same time not serve as a source of scattering centers for the transition region of the active layer.

Известен способ получения эпитаксиальных структур га основе арсенида галлия методом пиролиза металлоорганических соединений галлия в присутствии арсина при пониженном давлении, включающий наращивание на полуизолирующих арсенидогаллиевых подложках, помещенных непосредственно в зоне ВЧ-разряда, нелегированного слоя и последующее наращивание легированных донорными примесями слоев при пониженной за счет плазменной активации температуре наращивания. A known method for producing epitaxial structures based on gallium arsenide by the pyrolysis of organometallic gallium compounds in the presence of arsine under reduced pressure, including the buildup of semi-insulating gallium arsenide substrates placed directly in the RF discharge zone, an undoped layer and the subsequent buildup of layers doped with donor impurities at a lower due to the plasma activation temperature build-up.

Полученные в этом способе нелегированные эпитаксиальные слои характеризовались низким качеством и высокой концентрацией носителей (3˙1017 см-3) с относительно низкой подвижностью (34200 см2/в с). Такие слои не обладают изолирующими свойствами и не могут быть использованы в качестве буферных при изготовлении СВЧ-приборов, в частности ПТШ на изолирующих подложках.The undoped epitaxial layers obtained in this method were characterized by low quality and high carrier concentration (3 × 10 17 cm -3 ) with relatively low mobility (34200 cm 2 / s). Such layers do not have insulating properties and cannot be used as buffers in the manufacture of microwave devices, in particular PTSh on insulating substrates.

Наиболее близким техническим решением является способ получения эпитаксиальных структур на основе арсенида галлия методом пиролиза металлоорганических соединений (МОС) элементов III группы в среде водорода при пониженном давлении в присутствии избытка гидридных или МОС-соединений мышьяка, включающий наращивание на полуизолирующих арсенидогаллиевых подложках буферного слоя полуизолирующего арсенида галлия и последующее наращивание легированных низкоомных слоев. The closest technical solution is a method for producing epitaxial structures based on gallium arsenide by the method of pyrolysis of organometallic compounds (MOS) of group III elements in a hydrogen medium under reduced pressure in the presence of excess hydride or MOS compounds of arsenic, including the buildup of a buffer layer of semi-insulating gallium arsenide on semi-insulating arsenidogallium substrates and subsequent build-up of alloyed low-resistance layers.

Эпитаксиальное наращивание проведено при давлении 75 Торр и температуре 600оС. Недостатком известного способа является низкая воспроизводимость параметров буферных слоев. Их изолирующие свойства во многом определяются свойствами материала подложки, типом ее легирования, видом обработки. Наличие даже незначительного донорного фона в реакторе наращивания приводит к появлению заменой проводимости в нелегированных слоях из-за их малой степени компенсации. Изолирующие свойства нелегированных буферных слоев, полученных в известном способе, значительно уступают характеристикам компенсированных примесями с глубокими уровнями буферных слоев. Об этом можно судить даже по более низкой величине пробивного напряжения. Распространенным дефектом в структурах, полученных по известному способу, является проводящая прослойка в области металлургической границы раздела подложка буферный слой. Появление такой проводящей прослойки связывают обычной с наличием загрязнений на поверхности подложек либо с раскомпенсацией поверхности полуизолирующей подложки в процессе отжига и начальной стадии роста за счет диффузионной разгонки компенсирующих примесей.Epitaxial building was carried out at a pressure of 75 Torr and a temperature of 600 about C. The disadvantage of this method is the low reproducibility of the parameters of the buffer layers. Their insulating properties are largely determined by the properties of the substrate material, the type of doping, type of processing. The presence of even an insignificant donor background in the buildup reactor leads to substitution of conductivity in undoped layers due to their small degree of compensation. The insulating properties of undoped buffer layers obtained in the known method are significantly inferior to those compensated by impurities with deep levels of buffer layers. This can be judged even by a lower breakdown voltage. A common defect in the structures obtained by the known method is the conductive layer in the region of the metallurgical interface of the substrate, the buffer layer. The appearance of such a conducting interlayer is usually associated with the presence of contaminants on the surface of the substrates or with the decompensation of the surface of the semi-insulating substrate during the annealing and the initial growth stage due to the diffusion acceleration of compensating impurities.

Целью изобретения является повышение качества структур за счет улучшения изолирующих свойств буферного слоя и повышения воспроизводимости его параметров. The aim of the invention is to improve the quality of structures by improving the insulating properties of the buffer layer and increasing the reproducibility of its parameters.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения эпитаксиальных структур на основе арсенида галлия методом пиролиза металлоорганических соединений (МОС) элементов III группы в среде водорода при пониженном давлении в присутствии избытка гидридных или МОС-соединений мышьяка, включающем наращивание на полуизолирующих арсенидогаллиевых подложках буферного слоя полуизолирующего арсенида галлия и последующее наращивание легированных низкоомных слоев, наращивание буферного слоя проводят при давлении 12-30 Торр в среде водородной плазмы высокочастотного тлеющего разряда при температуре подложек 530-690оС.This goal is achieved by the fact that in the method of producing epitaxial structures based on gallium arsenide by the method of pyrolysis of organometallic compounds (MOS) of group III elements in a hydrogen medium under reduced pressure in the presence of an excess of hydride or MOS compounds of arsenic, including the buildup of a semi-insulating buffer layer on semi-insulating arsenidogallium substrates gallium arsenide and the subsequent buildup of doped low-resistance layers, the buildup of the buffer layer is carried out at a pressure of 12-30 Torr in a hydrogen medium a high-frequency glow discharge plasma at substrate temperatures 530-690 ° C.

Способ реализован с использованием промышленной установки "Экран" УЭ.ППУ 226-01. Реактор установки выполнен в виде вертикальной кварцевой трубы диаметром 190 мм, снабженной верхним и нижним фланцами из нержавеющей стали, позволяющими осуществлять герметизацию кварцевой трубы резиновыми прокладками обжимом трубы снаружи по ее окружности. The method is implemented using the industrial installation "Screen" UE.PPU 226-01. The reactor of the installation is made in the form of a vertical quartz pipe with a diameter of 190 mm, equipped with upper and lower flanges made of stainless steel, which allow sealing the quartz pipe with rubber gaskets by crimping the pipe from the outside around its circumference.

Газораспределительная система (ГРС) установки "Экран" имеет 7 независимых газовых линий:3 линии для подачи газовых смесей из баллонного шкафа, 3 линии подачи МОС из термостатируемых питателей (барботажного и испарительного типа) и 1 линию для подачи разбавляющего потока водорода. Вся ГРС во время процесса наращивания находится при пониженном давлении, поэтому для поддержания избыточного давления в испарителях использованы специальные подпорные дроссели на линиях подачи МОС. Газовую смесь подают в реакционный поток через центральный ввод в верхней части реактора. Подложкодержателем служит графитовая усеченная пирамида. Пирамида закреплена на вращающейся подставке с вводом вращения через скользящее уплотнение в нижнем фланце реактора. Газовый поток подают к поверхности пирамиды через локальный ввод в виде трубки из нержавеющей стали или из кварца, расположенный выше верхнего торца пирамиды. Выход из реактора расположен в нижнем фланце, поэтому основное направление движения потока газа сверху вниз вдоль образующей пирамиды. Отвод газа из реактора осуществляется откачкой форвакуумным насосом производительностью 8 л/с. Для исключения загрязнения насоса продуктами реакций и создания препятствия для диффузии масла из насоса в реакционный объем используется система ловушек между реактором и насосом. Две ловушки азотоохлаждаемые и одна сорбционная. The gas distribution system (GDS) of the Ekran installation has 7 independent gas lines: 3 lines for supplying gas mixtures from a cylinder cabinet, 3 lines for supplying MOCs from thermostatically controlled feeders (bubble and vapor type) and 1 line for supplying a dilution flow of hydrogen. The entire gas distribution system is under reduced pressure during the build-up process, therefore, special retaining chokes on the MOS supply lines were used to maintain the overpressure in the evaporators. The gas mixture is fed into the reaction stream through a central inlet at the top of the reactor. A graphite truncated pyramid serves as a substrate holder. The pyramid is mounted on a rotating stand with rotation input through a sliding seal in the lower flange of the reactor. The gas stream is fed to the surface of the pyramid through a local input in the form of a tube of stainless steel or quartz, located above the upper end of the pyramid. The exit from the reactor is located in the lower flange, so the main direction of gas flow is from top to bottom along the pyramid. Gas is removed from the reactor by evacuation by a foreline pump with a capacity of 8 l / s. A system of traps between the reactor and the pump is used to eliminate contamination of the pump by reaction products and create an obstacle to the diffusion of oil from the pump into the reaction volume. Two traps are nitrogen-cooled and one is sorption.

Водородную плазму тлеющего разряда в зоне расположения подложек создают с помощью ВЧ-индуктора, расположенного снаружи кварцевой трубы реактора. Выходная мощность генератора, потребляемая индуктором, составляет 8-10 кВт. Удельная мощность высокочастотного излучения, падающего на пирамиду-подложкодержатель и генерирующего тлеющей разряд в водороде (в области расположения подложек), оценивается в 1-3 Вт/см2. Точных методов расчета удельной мощности в такой системе нет, поэтому целесообразно привести и геометрические характеристики используемой авторами установки. Высота пирамиды-подложкодержателя 220 мм, максимальный размер (диаметр) верхнего торца пирамиды 120 мм, нижнего торца 150 мм. Боковая поверхность пирамиды, как сумма площадей ее 8 граней, составляет 924 см2. Наружный диаметр кварцевой трубы реактора 190 мм. Высота катушки индуктора-излучателя 150 мм, средний диаметр 220 мм. Диаметр медной трубки, из которой навит индуктор 12 мм. Число витков катушки индуктора 11.Hydrogen glow plasma in the area of the substrate is created using an RF inductor located outside the quartz tube of the reactor. The output power of the generator consumed by the inductor is 8-10 kW. The specific power of high-frequency radiation incident on the pyramid-substrate holder and generating a glow discharge in hydrogen (in the region of the substrate) is estimated at 1-3 W / cm 2 . There are no exact methods for calculating the specific power in such a system, so it is advisable to give the geometric characteristics of the installation used by the authors. The height of the pyramid-substrate holder is 220 mm, the maximum size (diameter) of the upper end of the pyramid is 120 mm, and the lower end is 150 mm. The lateral surface of the pyramid, as the sum of the areas of its 8 faces, is 924 cm 2 . The outer diameter of the quartz tube of the reactor is 190 mm. The height of the inductor-emitter coil is 150 mm, the average diameter is 220 mm. The diameter of the copper tube from which the inductor is wound is 12 mm. The number of turns of the inductor coil 11.

Генератор имеет номинальную частоту 440±10% кГц (радиодиапазон). При случайных изменениях частоты при неполадках в работе генератора до ее подстройки на номинальную частоту 440±10% кГц установлено, что в диапазоне частот 380-470 кГц водородная плазма тлеющего разряда обеспечивает надежное достижение поставленной цели во всем диапазоне условий, описанных в формуле изобретения. The generator has a nominal frequency of 440 ± 10% kHz (radio range). With random frequency changes due to malfunctions of the generator before it is tuned to the nominal frequency 440 ± 10% kHz, it was found that in the frequency range 380-470 kHz the hydrogen plasma of the glow discharge ensures reliable achievement of the goal in the entire range of conditions described in the claims.

В качестве газа-носителя используют водород, очищенный диффузией через палладиевый фильтр с точкой росы около (-70)оС. Источником мышьяка служила 10%-ная смесь арсина с водородом. Источниками МОС элемента III группы служили триметилгаллий (ТМГ) или его эфират (ЭТМГ), триметилалюминий (ТМА), триметилтриэтилиндий (ТМИ и ТЭИ) или их смесь. Получение эпитаксиальных структур различного назначения осуществлено на подложках различных марок. Использовали полуизолирующие подложки арсенида галлия, компенсированные хромом и кислородом, легированные хромом и индием, только индием и нелегированные намеренно, марок АГЧП-1,2,3,4,6,7 производства ОХМС Гиредмета и аналогичные марки других производителей.As a carrier gas hydrogen is used, purified by diffusion through palladium filter with a dew point of about (-70) ° C served as the arsenic source a 10% mixture of arsine and hydrogen. The sources of the MOS of the element of group III were trimethylgallium (TMG) or its ether (ETMG), trimethylaluminium (TMA), trimethyltriethylindinium (TMI and TEI), or a mixture thereof. Obtaining epitaxial structures for various purposes was carried out on substrates of various grades. We used semi-insulating substrates of gallium arsenide, compensated by chromium and oxygen, alloyed with chromium and indium, only indium and unalloyed intentionally, grades AHCHP-1,2,3,4,6,7 produced by OXMS Giredmet and similar brands from other manufacturers.

Берут подложки GaAs толщиной 400 мкм и диаметром 40 мм, ориентированные по плоскости (100) с отклонением 3о к (110), марки АГПЧ-6. Помещают их на графитовую пирамиду в два яруса. Реактор герметизируют и продувают потоком азота 180 л/ч в течение 5. Включают поток азота. Закрывают систему байпасной продувки реактора. Включают откачную систему и откачивают реактор до давления 10-2 Торр. Подают в реактор поток водорода 60 л/ч. Продувают в течение 5. Включают систему автоматической регулировки давления в реакторе и задают давление 40±2 Торр. Включают высокочастотный нагрев реактора. По достижении в реакторе температуры 773±3 К подают поток 20 л/ч газовой смеси AsH3 10% ±Н2 90% По достижении в реакторе температуры 863±3 К системой автоматического регулирования давления задают давление 20±1 Торр. В реакторе загорается ВЧ-плазменный разряд. Через питатель с ЭТМТ, термостатированный при 278±0,5 К, продувают поток водорода 9 л/ч на сброс в течение 3. Переключают поток газовой смеси ЭТМГ + Н2 со сброса в реактор. Через 10 переключают поток газовой смеси ЭТМГ + Н2 из реактора на сброс. Системой автоматического регулирования давления задают давление 60±3 Торр. Включают на сброс поток легирующей смеси 0,004 об. SiH4 в аргоне 2 л/ч. Через 1 мин переключают поток ЭТМГ + Н2 и поток легирующей смеси в реактор. Через 6 мин заканчивают выращивание n-слоя. Переключают поток газовой смеси ЭТМГ + Н2 на сброс и выключают поток легирующей смеси. Выключают ВЧ-нагрев. Через 3' выключают поток Н2 через питатель ЭТМГ. По достижении в реакторе температуры 773±3 К выключают поток арсина. По достижении в реакторе температуры 573±3 К отключают систему автоматического регулирования давления. Отключают поток Н2 через реактор. Реактор откачивают до давления 10-2 Торр. Отключают систему откачки реактора. Включают подачу в реактор потока азота 180 л/ч накачивают реактор до давления 1 атм. Включают систему байпасной продувки реактора. По достижении в реакторе температуры 330±3 К реактор разгерметизируют. Эпитаксиальные структуры извлекают из реактора. Полученные sn-n структуры, где s полуизолирующая подложка, n- полуизолирующий буферный эпитаксиальный слой, n активный слой, исследуют на предмет выявления качества буферного слоя и структуры в целом. C-V характеристику исследуют с помощью профилометра с ртутным зондом. Зафиксирован резкий концентрационный переход в области n-n-перехода. Протяженность его менее 20 нм. Концентрация носителей в n- слое менее 1˙1014 см-3. С части изготовленных структур (6 шт) удаляют n-слой и измеряют пробивное напряжение V проб полуизолирующего буферного слоя с помощью характериографа TR-4807-1 (произв. Венгрия). Для указанных шести структур получены величины Vпроб 370.330.345.315.390 и 375 В.Take GaAs substrate 400 microns thick and 40 mm in diameter, oriented in plane (100) with a deviation of about 3 to (110), mark AGPCH-6. They are placed on a graphite pyramid in two tiers. The reactor is sealed and purged with a stream of nitrogen 180 l / h for 5. Turn on the stream of nitrogen. Close the bypass purge system of the reactor. Turn on the pumping system and pump out the reactor to a pressure of 10 -2 Torr. A hydrogen stream of 60 l / h is fed into the reactor. Purge for 5. Turn on the automatic pressure control system in the reactor and set the pressure to 40 ± 2 Torr. Turn on high-frequency heating of the reactor. Upon reaching a temperature of 773 ± 3 K in the reactor, a flow of 20 l / h of the gas mixture AsH 3 10% ± N 2 90% is supplied. When the temperature in the reactor reaches 863 ± 3 K, a pressure of 20 ± 1 Torr is set by the automatic pressure control system. An RF plasma discharge lights up in the reactor. Through a feeder with an ETMT, thermostated at 278 ± 0.5 K, a hydrogen stream of 9 l / h is blown to a discharge for 3. The stream of a gas mixture of ETMG + H 2 is switched from the discharge to the reactor. After 10 switch the flow of the gas mixture ETMG + N 2 from the reactor to the discharge. The automatic pressure control system sets the pressure 60 ± 3 Torr. Turn on the discharge stream of the alloying mixture of 0.004 vol. SiH 4 in argon 2 l / h. After 1 min, the flow of ETMG + H 2 and the flow of the alloying mixture into the reactor are switched. After 6 minutes, n-layer growth was completed. Switch the flow of the gas mixture ETMG + H 2 to discharge and turn off the flow of the alloying mixture. Turn off the RF heating. After 3 'turn off the flow of H 2 through the feeder ETMG. Upon reaching a temperature of 773 ± 3 K in the reactor, the flow of arsine is turned off. Upon reaching a temperature of 573 ± 3 K in the reactor, the automatic pressure control system is turned off. Turn off the flow of H 2 through the reactor. The reactor is pumped to a pressure of 10 -2 Torr. Turn off the pump down system of the reactor. Turn on the flow of 180 l / h of nitrogen into the reactor, pump the reactor to a pressure of 1 atm. Turn on the bypass purge system of the reactor. Upon reaching a temperature of 330 ± 3 K in the reactor, the reactor is depressurized. Epitaxial structures are recovered from the reactor. The resulting sn - n structures, where s is a semi-insulating substrate, n is a semi-insulating buffer epitaxial layer, n is an active layer, are examined to determine the quality of the buffer layer and the structure as a whole. CV characteristics are examined using a mercury probe profilometer. A sharp concentration transition was recorded in the region of the n - n junction. Its length is less than 20 nm. The concentration of carriers in the n - layer is less than 1˙10 14 cm -3 . An n-layer is removed from part of the fabricated structures (6 pieces) and the breakdown voltage V of the samples of the semi-insulating buffer layer is measured using a TR-4807-1 characterograph (manufactured in Hungary). For these six structures, the values of V samples 370.330.345.315.390 and 375 V.

Исследовано распределение примесей по толщине sn- n-структур с помощью вторичной ионной масс-спектрометрии. Содержание хрома в n- -слое составляет менее 1˙1015 см-3. На границе раздела n-n нет обогащения по хрому, как это присуще структурам, полученным при легировании буферного слоя хромом из карбонила хрома в процессе наращивания. В прилегающей к буферному n- -слою области n-слоя содержание хрома менее 1˙1015 см-3. Таким образом, полученный буферный слой обладает хорошими изолирующими свойствами, близкими к свойствам AlGaAs-буфера (Vпроб 400 В). Буферный n- слой не служит источником примесей с глубокими уровнями, дающих центры рассеяния при диффузии их в активный n-слой. Исходя из C-V характеристики sn-n-структур, ни в одной из структур нет проводящей прослойки в области границы раздела. На основе полученных sn-n-структур изготовлены полевые транзисторы с барьером Шоттки, вольт-амперные характеристики которых имеют большую крутизну, чем у приборов, изготовленных на стандартных структурах.The distribution of impurities over the thickness of sn - n structures was studied using secondary ion mass spectrometry. The chromium content in the n - layer is less than 1˙10 15 cm -3 . At the n - n interface, there is no chromium enrichment, as is characteristic of structures obtained by doping the buffer layer with chromium from chromium carbonyl during the buildup. In the region of the n-layer adjacent to the buffer n - layer, the chromium content is less than 1˙10 15 cm -3 . Thus, the resulting buffer layer has good insulating properties close to the properties of the AlGaAs buffer (V samples 400 V). The buffer n - layer does not serve as a source of impurities with deep levels, which give scattering centers upon their diffusion into the active n-layer. Based on the CV characteristics of sn - n structures, none of the structures has a conducting layer in the region of the interface. Based on the obtained sn - n-structures, field-effect transistors with a Schottky barrier are manufactured, the current-voltage characteristics of which are more steep than those of devices manufactured on standard structures.

Claims (1)

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ СТРУКТУР НА ОСНОВЕ АРСЕНИДА ГАЛЛИЯ, включающий наращивание на полуизолирующих арсенидогаллиевых подложках методом пиролиза металлоорганических соединений элементов III группы в среде водорода при пониженном давлении в присутствии избытка гидридных или металлоорганических соединений мышьяка буферного слоя полуизолирующего арсенида галлия и последующее наращивание легированных низкоомных слоев, отличающийся тем, что, с целью повышения качества структур за счет улучшения изолирующих свойств буферного слоя и повышения воспроизводимости его параметров, наращивание буферного слоя проводят при давлении 12 30 Торр в среде водородной плазмы высококачественного тлеющего разряда при температуре подложек 530 690oС.METHOD FOR OBTAINING EPITAXIAL STRUCTURES BASED ON GALLIUM ARSENIDE, including building up organometallic compounds of group III elements on a semi-insulating arsenidogallium substrates by hydrogen pyrolysis under reduced pressure in the presence of an excess of hydride or organometallic compounds of arsenic, a buffer layer of semi-insulating gelling and insulating that, in order to improve the quality of structures by improving the insulating properties of the buffer o layer and increase the reproducibility of its parameters, the buffer layer is grown at a pressure of 12 30 Torr in a hydrogen plasma medium of high-quality glow discharge at a substrate temperature of 530 690 o C.
SU4836839 1990-05-16 1990-05-16 Method for producing epitaxial structures in the basis of gallium arsenide RU1771335C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4836839 RU1771335C (en) 1990-05-16 1990-05-16 Method for producing epitaxial structures in the basis of gallium arsenide

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4836839 RU1771335C (en) 1990-05-16 1990-05-16 Method for producing epitaxial structures in the basis of gallium arsenide

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1771335C true RU1771335C (en) 1995-06-19

Family

ID=30441826

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4836839 RU1771335C (en) 1990-05-16 1990-05-16 Method for producing epitaxial structures in the basis of gallium arsenide

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1771335C (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2752291C2 (en) * 2018-01-17 2021-07-26 Интел Корпорейшн Apparatuses based on selectively epitaxially grown iii-v group materials

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Duchemin j.P. et al. A new method for the growth of GaAs epilayer of low H2 pressure. 9 Cryst Growth., 1978, v.45, p.181-186. *
Matsushita K. et al. 9pn. I.Appl. Phys., 1983, v.22, p.4602. *
Morkoc H. et al. Ga As MESF ET preparated by organometallic chemical vapour deposition. Electron . Lett, 1979, v.15, N 4, p.105-106. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2752291C2 (en) * 2018-01-17 2021-07-26 Интел Корпорейшн Apparatuses based on selectively epitaxially grown iii-v group materials

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Calawa On the use of AsH3 in the molecular beam epitaxial growth of GaAs
CA2095449C (en) Supersaturated rare earth doped semiconductor layers by chemical vapor deposition
US4220488A (en) Gas-phase process for the production of an epitaxial layer of indum phosphide
US4146774A (en) Planar reactive evaporation apparatus for the deposition of compound semiconducting films
US4632710A (en) Vapor phase epitaxial growth of carbon doped layers of Group III-V materials
JP5234968B2 (en) N-type conductive aluminum nitride semiconductor crystal and manufacturing method thereof
RU1771335C (en) Method for producing epitaxial structures in the basis of gallium arsenide
US20110233730A1 (en) REACTIVE CODOPING OF GaAlInP COMPOUND SEMICONDUCTORS
US20150162186A1 (en) Method for producing a layer of a compound semiconductor
EP0601513B1 (en) Method for forming deposited epitaxial Si film by sputtering
Green et al. High gain Si Ge heterojunction bipolar transistors grown by rapid thermal chemical vapor deposition
JPH05299355A (en) Manufacture of boron doped diamond film
Hatano et al. New magnesium doping source for metalorganic chemical vapor deposition: Octamethyldialuminummonomagnesium
RU1820783C (en) Method for producing epitaxial gallium arsenide layers
Munns et al. InAlAs/InGaAs/InP sub-micron HEMTs grown by CBE
JP2521953B2 (en) Method for producing semiconducting carbon thin film
JPH06112124A (en) Organometallic molecular-beam epitaxial growth method
JP2521952B2 (en) Method for producing semiconducting carbon thin film
Tromby et al. Si delta-doped GaAs and AlGaAs by low-pressure MOVPE
Bagai et al. A study on contaminations during bulk growth of CdTe crystals
JPS6367718A (en) Manufacture of semiconductor carbon film
Katz et al. Growth of InP epitaxial layers by rapid thermal low pressure metalorganic chemical vapor deposition, using tertiarybutylphosphine
JPH05343322A (en) Method of forming crystalline layer of compound semiconductor
JPS62136814A (en) Epitaxial film growing method
JPS6258613A (en) Thin film growth method