Способ обработки поверхности полупроводниковых структур арсенида галлия

Способ обработки поверхности полупроводниковых структур арсенида галлия

Реферат

 

Изобретение относится к полупроводниковой технике, и может быть использовано в технологии получения полупроводниковых структур на основе арсенида галлия. Цель изобретения - улучшение качества полупроводниковых структур арсенида галлия за счет снижения уровня загрязнения поверхности углеродом и сохранения геометрических размеров структур. В данном способе пластины арсенида галлия обрабатывают в концентрированной перекиси водорода в течение 5 - 10 мин. Затем промывают структуры проточной деионизованной водой 10 - 15. Последующей обработкой в концентрированном водном растворе аммиака в течение 3 - 7 мин удаляют кислородсодержащие примеси. Содержание углерода на поверхности арсенида галлия снижается в 2 раза. 1 табл.

Изобретение относится к полупроводниковой технике, а именно к технологии полупроводниковых структур арсенида галлия. Целью изобретения является улучшение качества полупроводниковых структур арсенида галлия за счет снижения уровня загрязнения поверхности углеродом и сохранения геометрических размеров структур. П р и м е р. Обработке по данному способу подвергают пластины арсенида галлия АГ40-1, АГНК-6Б, АГЧП-5а, имеющие ориентацию (100). Пластины выдерживают в Н₂О₂, промывают проточной деионизованной водой и собственный оксид удаляют обработкой в NH₄OH. Затем пластины промывают в деионизованной воде в течение 10-15 мин и сушат в потоке инертного газа (аргон, азот) до полного удаления воды. Состав приповерхностного слоя определяют методом электронной оже-спектроскопии. Время экспозиции на воздухе образцов арсенида галлия после химической обработки и до загрузки в рабочую камеру установки оже-спектроскопии составляет 7-12 мин. Расчет концентрации элементов в приповерхностном слое осуществляют с помощью метода элементных чувствительностей, имеющего точность 10-20% С учетом того, что измерения проводят на однотипных объектах в идентичных условиях, реальная ошибка в определении состава образцов относительно друг друга определяется аппаратурной ошибкой и составляет 10% Результаты по составу приповерхностного слоя GaAs, морфологии обрабатываемой поверхности приведены в таблице. Результаты по уровню загрязнения поверхности углеродом, приведенные в таблице, показывают, что поверхность арсенида галлия, обработанная согласно режимам данного способа, в 1,5-2 раза меньше содержит углерода по сравнению с содержанием углерода на поверхности GaAs, обработанного по способу-прототипу. Данный способ обеспечивает лучшую воспроизводимость получения минимально загрязненных углеродом поверхностей GaAs, при этом он не изменяет геометрических размеров структур. В процессе обработки в Н₂О₂ на обрабатываемой поверхности образуется слой собственного оксида толщиной 45-50 , который содержит 65-75% Ga₂O₃ и 35-25% As₂O₃. При этом граница раздела собственный оксид арсенид галлия обогащается мышьяком. Обработка в Н₂О₂ снижает уровень загрязнения углеродом относительно исходного уровня за счет более высокой разности электроотрицательной связи Ga-O (1,9 эВ) по сравнению с Ga-C (0,9 эВ). Кроме того, переходный слой собственный оксид GaAs, обогащенный мышьяком, при последующем удалении оксида способствует снижению загрязнения углеродом поверхности GaAs при обработке в NH₄OH. Время обработки менее 5 мин уменьшает толщину оксидного слоя, при этом увеличивается степень неоднородности по составу и толщине слоя. В результате повышается уровень загрязнения углеродом, а также не обеспечивается однородность обогащения мышьяком границы раздела собственный оксид GaAs. Следовательно, снижается воспроизводимость получения свободной от углерода поверхности GaAs. Время обработки структур в концентрированном водном растворе Н₂О₂, равное 5-10 мин, является необходимым и достаточным для образования стабильного по составу слоя собственного оксида арсенида галлия толщиной 45-50 . Увеличение времени обработки до более 10 мин нецелесообразно, так как не приводит к значительному увеличению толщины оксидного слоя из-за диффузионных ограничений доставки атомов галлия из объема арсенида галлия к его поверхности. Время обработки поверхностей арсенидо-галлиевых структур в проточной деионизованной воде определяется необходимостью полного удаления молекул Н₂О₂ с поверхности. В противном случае последующая обработка в NH₄OH приведет к подтравливанию арсенидо-галлиевых структур, к изменению их геометрических размеров. Эксперименты показали, что время отмывки структур в воде должно быть не менее 10 мин. В экспериментах время отмывки составляло 10-15 мин. Дальнейшее увеличение времени отмывки, во-первых, нецелесообразно с точки зрения достижения положительного эффекта (сохранение геометрических размеров структур), во-вторых, неоправданно удлиняет технологический цикл химической обработки структур. Обработка структур арсенида галлия в NH₄OH менее 3 мин не обеспечивает однородного состава приповерхностного слоя, а следовательно, не обеспечивает воспроизводимого получения чистой от углерода поверхности. Обработка в NH₄OH в течение 3-7 мин формирует стабильный по составу приповерхностный слой с концентрацией кислорода 3-5 ат. отношением As/Ga2-3 и концентрацией углерода, равной 3-5 ат. Увеличение времени обработки до выше 7 мин целесообразно, так как состав приповерхностного слоя практически не меняется. Технико-экономическая эффективность данного способа по сравнению со способом-прототипом заключается в значительном улучшении качества полупроводниковых структур GaAs за счет снижения уровня загрязнения их поверхностей углеродом, за счет сохранения топологических размеров структур. Способ найдет широкое применение в технологическом цикле изготовления приборов перед формированием барьеров Шоттки, омических контактов, а также перед процессами эпитаксиального наращивания.

Формула изобретения

СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СТРУКТУР АРСЕНИДА ГАЛЛИЯ, включающий обработку в травителе на основе перекиси водорода и удаление кислородсодержащих примесей с поверхности химической обработкой, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества полупроводниковых структур арсенида галлия за счет снижения уровня загрязнения поверхности углеродом и сохранения геометрических размеров структур, в качестве травителя на основе перекиси водорода используют концентрированный водный раствор перекиси водорода и обработку в нем проводят в течение 5 - 10 мин, затем промывают структуры деионизованной водой в течение 10 - 15 мин, а кислородсодержащие примеси удаляют химической обработкой в концентрированном водном растворе аммиака в течение 3 - 7 мин.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2