Soliyeva Muhlisa Ikrom qizi
Epitaksial tuzilmalarni legirlash
Download 0.94 Mb. Pdf ko'rish
|
yarim o\'tkazgich asboblardan foydalanib epitaksiya
2.3. Epitaksial tuzilmalarni legirlash,
𝐀 𝐈𝐈𝐈 va 𝐁 𝐕 turdagi yarimo’tkazgich birikmalar epitaksiyasining texnologik xususiyatlari Kerakli solishtirma qarshilikli epitaksial qatlamlarni olish uchun qattiq fazaga aniq miqdorda kirishmalar kiritish kerak. Epitaksiya jarayonida kirishmalarni kiritish uchun uchuvchi birikmalarning III va V guruh elementidan foydalaniladi. Bu moddalarga galogenidlar ( 𝑃𝐶𝑙 3 , 𝐴𝑠𝐶𝑙 3 , 𝑆𝑏𝐶𝑙 3 , 𝑆𝑏𝐶𝑙 5 , 𝐵𝐶𝑙 3 , 𝐵𝐵𝑟) va gidridlar (𝑃𝐻 3 - fosfin, 𝐴𝑠𝐻 3 - arsin, 𝐵 2 𝐻 6 - diboran) kiradi. Galogenidlar va gidridlar qatnashishida legirlash reaksiyalarini quyidagicha yozish mumkin: 𝐻𝐶𝑙 3 + ( 3 2 ) 𝐻 2 ↔ 𝑋(𝑔𝑎𝑧) + 3𝐻𝐶𝑙 (2.9) 𝑋𝐻 3 +↔ 𝑋(𝑔𝑎𝑧) + ( 3 2 ) 𝐻 2 (2.10) 𝐻(𝐺) ↔ 𝑋(𝑞𝑎𝑡) (2.11) Donor kirishmalar bilan kremniyni legirlashda bu reaksiyalarning muvozanati o’ng tomonga kuchli siljigan bo’lib, amaliy jihatdan kirishma birikmalarining to’la aylanishi yuz beradi. Epitaksial qatlamlarni legirlashning asosiy usullariga quyidagilar kiradi: gaz aralashmali, suyuq legirlash va gaz razryadli. Gaz aralashmali usulda kirishma manbayi sifatida hajm bo’yicha 10 −2 − 10 −4 % uchuvchi gidridli legirlovchi element bo’lgan inert gaz aralashmasidan foydalaniladi. Usul o’suvchi qatlamni kuchsiz legirlashni amalga oshiradi. Argonli 0,01% AsH 3 yoki argonli 0,01% B 2 H 2 dan iborat gaz aralashma kamera bo’yicha oqayotgan vodorod oqimiga qo’shib yuboriladi. Bu esa aralashma 28 konsentratsiyasini qo’shimcha suyultirish va qatlamda konsentratsiya sathini yaxshi boshqarish mumkinligini ta’minlaydi. Diboranli gaz aralashmasida solishtirma qarshiligi 1 Om ∙sm dan katta bo’lgan kremniy qatlamlarini olib bo’lmaydi. Shuning uchun qattiq va suyuq manbalardan foydalaniladi. Gaz ko’rinishdagi manbalardan ko’p qo’llaniladigan arsenikdir. Gaz taglikka yetkaziladi, ular sirtga yutiladi, dissotsiyalanadi: 2𝐴𝑠𝐻 3 → 2𝐴𝑠 + 3𝐻 2 (2.12) ozod bo’lgan arsenik kremniyning o’suvchi qatlam panjarasiga joylashadi. Suyuq legirlash usulida legirlovchi kirishma manbayi sifatida galogenidlar 𝑃𝐶𝑙 3 , 𝑃𝑂𝐶𝑙 3 , 𝐵𝐵𝑟 3 va boshqa birikmalardan foydalaniladi. Galogenidlar kremniy tetraxloridida yaxshi eriydi, oson bug’lanadi va o’tuvchi vodorod oqimida to’yinadi. Manba kirishma bug’lari issiq sirtda vodorod bilan tiklanadi: 2𝑃𝐶𝑙 3 + 3𝐻 2 → 2𝑃 + 6𝐻𝐶𝑙 (2.13) Galogenidlar yuqori bug’ bosimiga ega bo’lib temperaturaga kuchli bog’liq, shuning uchun temperaturaning ozgina o’zgarishi o’suvchi qatlamda kirishma konsentratsiyasining keskin o’zgarishiga olib keladi. Keyingi vaqtda bor bilan legirlash uchun bug’ bosimi temperaturaga kuchsiz bog’liq bo’lgan yuqori teperaturada qaynovchi birikmalar qo’llanilmoqda. Bu birikmalar olingan kremniy qatlam solishtirma qarshiliklari 0,005 dan 5 Om ∙sm oralig’ida yotadi. Gaz razryadli usulda qattiq manbalar sifatida B 4 C, AlB 2 , Sb+(1...2)% As qotishma va boshqalar ishlatiladi. Ular gaz razryadli kamerada elektrodlar vazifasini o’taydi. Ishchi reaktorli qurilmaga ulangan elektrodlar orasiga impuls kuchlanish berish natijasida kamerada uchqunli razryad yuz beradi. Uchqunli razryad plazmasida elektrod materiallar qisman bug’lanadi. Vodorod bilan ko’chuvchi bug’lar qurilmaning reaksiya zonasiga yetadi. U yerda ularning erkin legiranuvchi kirishmalarga ajralishi bilan yoyilish yuz beradi. Kirishma 29 konsentratsiyasini elektrodlar orasidagi masofani o’zgartirish, elektrodlarga berilayotgan kuchlanish, takroriylik va impulslar davomiyligi berish hamda gaz razryadli kamera orqali o’tayotgan vodorod oqimi tezligi bilan boshqarish mumkin. Kremniy n-o’tkazuvchanlikdagi qatlamni olish uchun elektrod materiallar sifatida surmali Sb+0,1%P yoki Sb+l%As, hamda GaP, GaAs yoki InSb qotishmalaridan foydalaniladi. Gazli uchqun razryad bu moddalar sochilishi tufayli parchalanadi, bunda P, As va Sb vodorod bilan birikib gidridlar hosil qilib, elektrodlar orasida ko’chadi. Taglik zonasida gidridlar sochiladi va kirishmalar o’suvchi kremniy qatlamiga kiradi. Galliy gidridlar hosil qilmaydi va kameradan epitaksial qatlamlarni olish uchun lantan borid LaB 6 , alyuminiy borid AlB 2 , bor karbidi B 4 C elektrodlaridan foydalaniladi. Bunda bor vodorod bilan diboran hosil bo’ladi. Gaz fazada kiritilayotgan kirishmalar zichligini uchqun razryad takroriyligini boshqarish bilan o’zgartirish mumkin. A III B V turdagi kimyoviy birikmalarning qo’llanilish sohalari uzluksiz kengayib bormoqda. Hozirgi vaqtda optoelektronikada informatsiyaning tasvirli tizimlari, nurlanish manbalari va qabul qilgichlar, yarimo’tkazgichli lazerlar va boshqalar yaratilishida keng foydalanilmoqda. Yuqoridagi barcha qurilmalarda yarimo’tkazgichli tuzilma faol ishtirok etadi, odatda eng kamida ikkita avto- yoki geteroepitaksial qatlam mavjud. A III B V turdagi birikmalar va ular asosidagi qattiq eritmalarni ularning erish temperaturasi va bug’lanish bosimining balandligi tufayli elementlardan to’g’ridan-to’g’ri sintez qilish murakkabdir. Galliy arsenidi havoda 300°C temperaturada qizdirilsa oksidlanadi, 600°C dan boshlanib arsenik ajralib chiqish bilan birikma bug’lana boshlaydi. Suyulish temperaturasida bug’ bosimi 105 Pa ni tashkil qiladi. GaP suyulish temperaturasida fosfor bug’ining bosimi 3.5 ∙ 10 6 Pa tashkil qiladi. Suyultma holidagi GaAs va GaP barcha konteyner materiallar bilan juda faol va o’zaro ta’sirda bo’la boshlaydi. A III B V texnologiyasida qo’llanilayotgan sun’iy kvars qotishma GaAs ni kremniy bilan ifloslantiradi. 30 Yuqoridagi qiyinchiliklarni birikmaning suyulishi erish temperaturasidan pastroq temperaturada gaz fazadan A III B V turdagi birikmalar epitaksial qatlamlarini o’stirishda yo’qotish mumkin. GaAs va qattiq eritmalar asosida gaz fazada epitaksiya olishda gaz tashuvchi sifatida vodoroddan foydalanilgan holda xlorid va xlorid gidrid tizimi o’tqazish mumkin. Bu usulning asosiy afzalligi foydalanilayotgan dastgohning soddaligi; oqim tezligini va birikma-tashuvchi zichligini o’zgartirish yo’li bilan qatlam o’sishi jarayonini boshqarish mumkinligi; turli kirishmalar bilan legirlash; uzluksiz jarayonda ko’p qatlamli tuzilmalarni olish; jarayonni avtomatlashtirish; yedirishning osonligi va boshqalar kiradi. Endi qisqacha asosiy reagentlar tizimida kimyoviy aylanishlar va epitaksiyaning bir qancha kinetik xususiyatlariga to’xtalamiz. Ga − AsCl 3 − H 2 tizimlari afzalliklari bitta reaktorda AsCl 3 ni vodorodli tiklanishida tozalash usulida chuqur tozalikda AsCl 3 va yuqori tozalikda arsenik va vodorod xloridi olish mumkinligidir. Bu tizimda galliy arsenidi epitaksial qatlamini olish qurilmasi 2.5-rasmda ko’rsatilgan. Reaktor uchta qizish zonasiga ega. Uning kirishiga vodorodli bug’ AsCl 3 aralashma keladi va birinchi zonada quyidagi reaksiya sodir bo’ladi: 2𝐴𝑠𝐶𝑙 3 + 3𝐻 2 → 6𝐻𝐶𝑙 + (1 2 ⁄ )𝐴𝑠 4 (2.14) Ikkinchi zonada birinchi zonadan kelgan vodorod xloridi eritma galliy bilan o’zaro ta’sirlashadi. 700°C dan yuqori temperaturada ortiqcha galliy mahsuloti ta’sirida galliy subxloridi paydo bo’ladi: 𝐺𝑎 + 𝐻𝐶𝑙 → 𝐶𝑎𝐶𝑙 + (1 2 ⁄ )𝐻 2 (2.15) |
Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling
ma'muriyatiga murojaat qiling