Способ обработки пластин с @ а @

Способ обработки пластин с @ а @

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: при изготовлении подложек для светодиодов и фотопреобразователей . Сущность изобретения: на нерабочую поверхность пластины GaAs

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (а9) (!а) (si)s Н 01 1 21/208

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4900443/25 (22) 08.01.91 (46) 23.12.92. Бюл. М 47 (71) Одесский государственный университет им. И.И.Мечникова (72) Н.Д.Василенко, Ю.А.Зеленин, B,А.Краснов, Г.П.Ковтун и В.Д.Малышев (56) Авторское свидетельство СССР

М 865057, кл. Н 01 1 21/208, 1967, Back surface gettering апб Cr

ontdiffusion In VPE GaAs layer. Т,/.Mageer et

al. Appl. Phys. Let. 1979. V 35, МЗ, р. 277.

Изобретение относится к технологии полупроводниковых материалов, в частности к способам предварительной подготовки пластин монокристаллов GaAs (100) к процессам жидкофазной.эпитаксии, и может быть использовано в электронной технике при производстве подложек для светодиодов и фотопреобразователей.

Известен способ обработки пластин арсенида галлия, включающий операцию термообработки пластин в градиенте температур .. Этот способ позволяет выгнать включения металлического галлия из объема пластин и, таким образом, частично уменьшить механические напряжения в пластинах, являющиеся источником дислокаций и дефектов в кристаллической структуре.

Недостатком этога способа является то, что нельзя понизить плотность дислокаций и концентрацию дефектов, источниками которых являются неравномерное распреде.ление примесей по объему монокристаллов и скопления быстродиффундирующих атомов примесей. Это приводит к повышенной

2 (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПЛАСТИН GaAs (57) Использование; при изготовлении под- ложек для светодиодов и фотопреобразователей, Сущность изобретения: на нерабочую поверхность пластины GaAs (100) наращивают эпитаксиальный слой

AIxGa)-xAs, где х — 0,75-0,9, толщиной 3-17 мкм, проводят термообработку при 800900 С в течение 0,5-2,5 ч в среде водорода. а после термообработки слой AlxGa1-xAs удаляют, Способ позволяет снизить плотность дислокаций в пластинах до 10 см 2, мн ии чм плотности наследуемых из подложек дислокаций и дефектов в эпитаксиальных слоях, наращиваемых на этих пластинах. Если к тому же на пластинах выращивают эпитак- Я сиальные слои светодиоуов, то плотность дислокаций более 104 см приводит к вырастанчю роли безызлучательных переходов и, следовательно, к резкому уменьшению квантового выхода, Дислокации ухудшают . р также спектральные и люксамперные характеристики фотоп реобразователей.

Наиболее близким к изобретению является способ обработки пластин полупроводниковых соединений А В, включающий

3 Б термообработку пластин путем их стинга прн постояннои температуре 7б0-900 С и ) и контролируемогоступенчатогоохлаждения.

По этому способу предварительно на нерабочей поверхности пластины создают нарушенный слой, например, путем шлифовки свободным абразивом, и при термообработке этот слой является геттером, т.е. стоком для точечных дефектов, вакансий и быстродиффундирующих атомов примесей. Эти дефекты при термообработке мигрируют по

1783594 роводниковой пластины и Селективное травление слоя AIGaAs попадая в слой с нарушенной кристалли- осуществляли в травителе на основе НС1, а ческой структуро, и осаждаются на струк- слоя с сеткой дислокаций несоответствия— тур н ых дефектах. в полирующем травителе на основе азотной

Способ позволяет снизить пло5тность 5 и плавиковой кислот. дислокаций в полупроводник упооводниках А В до ве- По окончании травления и отмывки плаличины () (5 7) 104см . Однакодля многочис- стин их передавали на операцию химиколенных применений в оп ний в оптоэлектронике механической полировки. На контрольных требуется менее дефектные пл ефектные пластины. пластинах производили измерение плотноЦелью изо ретения явля б ения является повыше- 10 сти дислокаций. Плотность дислокаций со3 . 4 -2 ние качества пластин путем сн путемсниженияплот- ставила9 10-3 10 cM . Вдальнейшемна ности дислокаций. пластинах изготавливали светодиодные рПоставленнаяцельдостигаетсятем,что и-структуры AIGaAs с выводом излучения в данном спосо е, вкл бе включающем формиро- через эпитаксиальный слой. Внешний квано вание геггерирующег сл р ющего слоя на нерабочей .15 товый выход-такихструктур составлял 2,1 стороне пластины GaAs (100), проведение при норме 1,8g,.

С целью исследования влияния режив течение 0,5-2,5 ч в среде водорода, в качест- мов обработки (запредельных значений) на ве геттерирующего сл я о слоя используют эпитак- плотность дислокаций пластин изменяли сиальный слой AlxGa1-xAs где х = 0,75-0,9, 20 режимы с получением следующих результатолщиной 3-17 мкм, который удаляют после . тов: термообрэботки. наращивание слоя AIGaAs с х > 0,9 моСпособ иллюстрируется следующими лярных долей AIAs не позволило получить примерами. сплошной слой из-за окисления Al;

ll 1 (верхние значения пара- 25 скорость охлаждения раствора-расплаример ве хни метра). Монокристаллические пластины ва более 0,8 град/мин (0,9; 1,0 р д/ )

0 r а /мин)

GaAs марки АГ40-1,1-6-17<100>диаметром приводила к гомогенной кристаллизации, 30 мм, толщиной 400 мкм, исходная плот- слой AIGaAs получался непрогнозируемой ность дислокаций в пластинах в пластинах (7-8) 10 толщины и состава, что приводило к невоссм 2, используемые в качестве подложек 30 производимости эксперимента; ных ст к, подвергались сле- увеличение температуры начала эпитаксии более 1000 С (1060 С, 1090 С) приводило к улету мышьяка с рабочей стороны и, дующей обработке.

Сначала на нерабочей стороне под- следовательно, к непригодности использо" лбжки, т.е; противоположной ожной стороне 35 вания пластин для изготовления светодио1 ,предназначенной для наращивания эпи- дов; проведение термообработки при темат ах более 900 С (910 С 950 С) из раствора-расплава наращивали эпитак- пературах более сиальные слои Alo,gGao,

После окончания принудительного охн ительного ох- 45 40-1,1-6-17 (1000) диаметром 30 мкм, толщилаж ения, не перегружая пластины (эпи- ной 400 мкм, исходная плотность дислокалаждения, не и таксиальные структуры) из установки ций ий (7-8) 10 см 2, используемые для

ЭПОС-ЗМ, проводили термообработку. Для подложек светодиодных р-п-структур, подэтого пластины выдерживали в течение 0,5 вергали следующей обработке.

900ОС. П окончании времени термо- 50 На нерабочей стороне подложки нара-. обработки нагрев установки а овки отключали и щивали эпитаксиальные слои o,л o,2 при остывэнии печи реактор разгружали. (х 0,75) методом принудительного охлажКонтрольные структуры и руктуры передавали на из- дения ограниченного объема раствора-расмерение толщины л с oesAIogGaolAs "содер- плава со скоростью 0,3 гр д

С на станожания AIAS в них (установка микроанализа 55 диапэзонетемператур900-800 у

"Самебах"), а остальные структуры

"), т ктуры переда- вке ЭПОС-3М. Толщина слоев составила 3-7 а ию селективного травления мкм. После окончания наращивания слоя вали на операцию слоя Alo,gGao, As и слоя с сеткойдислокаций твердого раств р р д р ботку при температуре 800 С в течение 2.5 несоответствия.

1783594

Формула изобретения

Способ обработки пластин GaAs, включающий формирование геттерирующего слоя на нерабочей стороне пластины GaAs. (100), проведение термообработки при температуре 800-900ОС в течение 0,5-2,5 ч в среде водорода, отличающийся тем, что, с целью повышения качества пластин путем снижения плотности дислокаций, в качестве геттерирущего слоя используют эпитаксиальный слой AI>Gai-хАз, где х - 0,75-0,9, толщиной 3-16 мкм, который vò "яет после те рмообработки.

Составитель Н.Василенко

Техред М.Моргентал Корректор М.Ткач

Редактор Г,Бельская

Заказ 4520 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ч, После разгрузки реак:.ора слой AIGaAs удаляли селективным травлением. На контрольных пластинах производили измерение плотности и дислокаций, Плотность дислокаций составила 8 10Э - 3 104 см г.

Внешний квантовый выход ИК-излучения светодиодов, изготовленных на данных пластинах, составил в среднем 2,2 при норме 1,8%.

С целью исследования влияния режимов обработки (запредельных значений) на плотность дислокаций в пластинах изменяли режимы с получением следующих результатов: при наращивании слоя АЦ3а1-хАз сх < 0,75 молярных долей (х = 0,65; х = 0,5) после обработки плотность дислокаций на рабочей поверхности подложки не изменяется; положительный эффект не достигался; скорость снижения температуры менее

0,3 град/мин приводит к недопустимомуудлинению технологического цикла обработки пластин без существенного влияния на плотность дислокаций; температура начала эпитаксии AIGaAs ниже 900 С (890 С, 850 С) приводит к неравномерности состава AIIAs по площади пластины, что способствует впоследствии неравномерному удалению слоя AIAs в селективном травителе; эффект снижения плотности дислокаций при этом также не достигается; термообработка пластин при температурах менее 800 С (790 С, 780 С, 750 С) в течение времени более 2,5 ч (3 ч; 3,5 ч; 4,0 ч) неэффективна, так как эффект снижения плотности дислокаций слабый, а время термообработки увеличивается значительно; такие режимы экономически нецелесообразны.

Пример 3 (средние значения параметров). Пластины арсенида галлия марки

АГ 40-1,1-6-17 <100> диаметром 30 мм, тол циной 400 мкм и исходной плотностью дислокаций (7-8) . 10 смг, используемые в качестве подложек светодиодных р-и-структур, подвергали следующей обработк

На нерабочей стороне подложки наращивали эпитаксиальные слои AlxGa<-xAs составила AloszGao,1зАз (х = 0,82) методом принудительного охлаждения ограниченного обьема раствора-расплава со скоростью

0,5 град/мин в диапазоне температур 950850 С на установке ЭПОС-ЗМ. Толщина эпитаксиальных слоев составила 8-11 мкм.

После окончания процесса программного принудительного охлаждения ростовой системы, не перегружая эпитаксиальные структуры из установки ЭПОС-ЗМ, проводили их термообработку, С этой целью структуры выдерживали в течение 1,5 ч ари

850 С.

Разгрузив реактор установки, слой твердого раствора удаляли селективным травлением в травителе на основе HCI. Ha контрольных пластинах производили измерение плотности дислокаций.

Плотность дислокаций составила (5-7) 10 см . Внешний квантовый выход з -г

ИК-излучения светодиодов GaAs:SI, изготовленные на данных пластинах-подложках, составил в среднем 2,7 при норме

1,8 .

Способ позволяет снизит плотность дислокаций в пластинах А В до уровня

1 10 см, отличается простой реализации з (может быть совмещен с процессом эпитаксиального наращивания); позволяет уменьшить число операций механической обработки пластин (шлифовки и полировки).