Способ селективного наращивания полупроводниковых однослойных и многомлойных эпитаксильных структур из газовой фазы

Способ селективного наращивания полупроводниковых однослойных и многомлойных эпитаксильных структур из газовой фазы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

У д

Ъсес эвзнаее

519045

o ll и с АиииФж п1

ИЗОБРЕТЕН Ия

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25.07.74 (21);204997 Э/25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано05.08.78.Бюллетень № 29 (45) Дата опубликования описания 26.06.78

2 (51) М. Кл.

Н Ol J 21/20

Государственный комитет

Советв Министров СССР оо делом иэаоретений и открытий (53) У ДК 6 21. 35 8 (088.8) (72) Авторы

>,зобретеиия

В. H. Маслов, О. E. Коробов и Н, H. Хлебников

Государственный ордена Октябрьской революции научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности (71) Заявитель (54) СПОСОБ СЕЛЕКТИВНОГО НАРАЩИВАНИЯ

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ОДНОСЛОЙНЫХ

И МНОГОСЛОЙНЫХ ЭПИТАКСИАЛЪНЫХ

СТРУКТУР ИЗ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ

1 2

Изобретение относится к технологии изготовления попупроводниковых приборов и интегральных твердых схем и может использоваться в эпектронной промышленности и частично в цветной металлургии.

Известен способ селективного наращивания полупроводниковых односЛойных и многослойных эпитаксиапьных структур из газовой фазы сэндвич-методом с помощью химической транспортной реакции с применением защитной маски с фотопитографически вскрытыми окнами, По известному способу поверхность .полупроводниковой подложки покрывают защитным споем (маскирование), затем проводят фотопитографический процесс удаления защитного слоя с отдельных участков поверхности подложки. После этого к поверхности подложки подводят из газовой фазы кристалпизующееся ве- 20 шество и во вскрытых окнах заданной конфигурации происходит селективное осаждение эпитаксиапьной структуры.

Недостатком извести"го способа яв ляется то, что дорогостоящий и технопо- 25 гически сложный процесс маскирования и фотопитографического вскрытия окон в маске необходимо проводить на поверх ности каждой подложки, так чтo число изготовленных фотопитографических мысок равно числу использованных подложек.

Бель изобретения - упрощение и удешев пение способа наращивания эпитаксиапьных структур.

Дпя этого по предлагаемому способу защитную маску с фотопитографически вытравленными окнами наносят на поверхность источника, Кроме того, используют поспедоватепьно по меньшей мере два сменных источника, различающихся по химическому соетаву и/или по конфигурации фотопитографической маски.

Предлагаемый способ основан на способности химических газотранспортных реакций осушествпять направленный перенос вещества от источника к подложке преимущественно в направлении градиента концентрации данного вещества в газовой фазе. Дпя осуществления способа испопь

5 1 9045

IIHHHHH Заказ 4307! 51 Тираж 960 Подписнс .

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 зуют известную аппаратную схему эпитаксиального роста с близким расположением подло;...ки и источника.

Для селективного осаждения на подходящей подложке одного или нескольких эпитаксиальных слоев в виде островков желаемой формы и толщины и на желаемом расстоянии друг от друга изготов ляют один или несколько источников полупроводникового вещества, поверхность которых доступна действию химического 10 транспортного реагента лишь на локальных участках, расположенных зеркально-симметрично цо отношению к предлагаемому расположению эпитаксиальных остр овков на поверхности подложки., 15

Л окализацию взаимодействия химическ6го транспортного агенства с ограниченными по форме и размеру участками источника осуществляют путем маскирования всей поверхности источника с последую- 20 шим фотолитографическим вытравливанием .окон заданного размера и конфигурации, которые обнажают соответствующие участки на поверхности источника. Далее подготовленный источник сближают с очищенной 25 поверхностью подпожки и пои достаточно малом расстоянии между ними, например, порядка 10 мк устанавливают разность температур между ними 5-10 С, после о чего производят газотранспортную реак- ЗО цию, в результате которой полупроводниковое вещество переносится через зазор от источника к подложке и осаждается селективно на участках подложки, противолежащих окнам на маскированной поверхнос- З5 ти источника, При этом островки селективно-эпитаксиального роста воспроизводят на подложке форму и размеры окон маски, осажденной на подложкес точностью не хуже 10% . (для окон диаметром

10 мк).

Отсутствие окисной маски на подложке существенно улучшает условия кристаллизации селективных слоев, так как полностью исключаются эффекты анизотропии, 45 связанные со спецификой зародышеобразования новых атомных слоев на границе раздела окисная маска — полупроводник.

Процесс наращивания проводят на подложке из арсенида галлия с ориентацией (111) В с использованием химической транспортной реакции с парами воды при температуре источника 920оС, температуре подложки 910 С, расстоянии между

Ф поверхностями источника и подложки 20мк.

Особенно хорошие. результаты по разрешающей способности селективной эпитаисии получаются при непосредственном контакте подложки и источника, когда зазор между поверхностями подложки и источника определяется лишь толщиной окисной маски, нанесенной на источник.

Даже использование подложки с неудаленным деформированным поверхностным слоем не приводит к срыву селе.".тивной эпитаксии или =к существенному искажению заданной (круглой) формы островков селективного роста.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа достигается путем упрощения и удешевления технологии селективчог о эпитаксиального осаждения полупроводниковых и других пленок за счет сокращения числа фотолитографичес— ких операций и операций по нанесению защитной маски, кратность использования которой возрастает в 20-100 раз, 1

Срок службы (или кратность использования) маскированного источника зависит прежде всего от количества вещества. переносимого из окна в маске на подложку за один технологический цикл. формула изобретения

1. Способ селективного наращивания полупроводниковых однослойных и многослойных эпитаксиальных структур из газовой фазы сэндвич-методом с помощью химической транспортной реакции с применением защити,й маски с фотолитографически вскрытыми окнами, о т л ичающийся тем, что,сцелью упрощения и удешевления способа, защит» ную маску с фотолитографически вытравленными окнами наносят на поверхность источника.

2.Способ поп. l, отл ичаюшийся тем, что используют последовательно по меньшей мере два сменных источника, различающихся по химическому составу и/или по конфигурации фотолитографической маски.