Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛОЕВ НИТРИДА БОРА НА ПОДЛОЖКАХ ИЗ ПОЛУПРОВОДНИКОВ ТИПА A3B5
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛОЕВ НИТРИДА БОРА НА ПОДЛОЖКАХ ИЗ ПОЛУПРОВОДНИКОВ ТИПА A3B5

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛОЕВ НИТРИДА БОРА НА ПОДЛОЖКАХ ИЗ ПОЛУПРОВОДНИКОВ ТИПА A3B5

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: при изготовлении структур на полупроводниках A3B5. Сущность изобретения: слои нитрида бора получают в результате взаимодействия боразола и гелия в условиях ВЧ-разряда. 1 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2012092
Класс(ы) патента: H01L21/318
Номер заявки: 5030558/25
Дата подачи заявки: 04.03.1992
Дата публикации: 30.04.1994
Заявитель(и): Институт неорганической химии СО РАН
Автор(ы): Смирнова Т.П.; Яшкин И.Л.; Храмова Л.В.; Бакланов П.Ю.; Сысоева Н.П.; Амосов Ю.И.
Патентообладатель(и): Институт неорганической химии СО РАН
Описание изобретения: Изобретение относится к области изготовления структур на полупроводниках А3В5.
Одной из важнейших проблем в технологии изготовления структур на полупроводниках типа А3В5 является улучшение качества границы раздела в структурах металл-диэлектрик-полупроводник. На свойства границы раздела значительное влияние оказывает химический состав, структура и способ получения диэлектрических слоев.
На полупроводниках типа А3В5 предпочтительнее применять изоэлектронные диэлектрики, так как при этом исключается дополнительное легирование их поверхности элементами диэлектрического слоя. Одним из таких диэлектриков является нитрид бора.
Слои нитрида бора в технологии полупроводниковых структур на А3В5 должны получать при низких температурах, что определяется низкими температурами разложения этих полупроводников, поэтому для получения слоев применяются процессы с нетермическими способами активации (плазмо-, фотоактивация и др. ).
Известен способ получения слоев нитрида бора из борорганических соединений и их смесей с аммиаком [1] .
Слои получали при Тп = 250-350оС. Существенным недостатком способа является загрязнение слоев углеродом.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ получения слоев нитрида бора из боразола (В3N3H6), заключающийся в том, что слои нитрида бора получали из боразола при ВЧ-активации при Тп = 250-550оС с использованием гелия и водорода в качестве газа-носителя [2] . Мощность ВЧ-разряда составляла 1-5 Вт, давление боразола Р = 0,1 Торр. Преимуществом использования боразола является то, что эта легколетучая жидкость легко подвергается глубокой очистке, инертна к технологической аппаратуре, в исходной молекуле содержит связь В-N и не содержит элементы, способные легировать полупроводники А3В5.
Недостатком такого способа является то, что при низких температурах Тп = 250-300оС в случае использования гелия в качестве газа-носителя получаются слои, содержащие большое количество водорода в виде В-Н, N-Н и N-Н2 групп, поэтому получающиеся слои нестабильны, быстро гидролизуются в атмосферных условиях. Замена гелия на водород позволяет снизить содержание водорода в слоях до 15% и повысить устойчивость слоев к влаге. Однако содержание водорода на уровне 10-15% является причиной термической нестабильности слоев, а также их неустойчивости в электрических полях. Кроме того, для способа характерна взрывоопасность процесса при использовании водорода в качестве газа-носителя.
Цель изобретения - повышение стабильности слоев, получаемых из боразола.
Это достигается тем, что по способу получения слоев нитрида бора на полупроводниках А3В5, включающему размещение подложек в нагреваемой зоне реактора, удаленной от зоны плазмы, создаваемой с помощью ВЧ-разряда и введение в реактор боразола и гелия, температуру подложки поддерживают в интервале 160-200оС, расстояние между подложкой и краем индуктора составляет 10-14 см, мощность, подводимая к индуктору, составляет 6-10 Вт, процесс ведут при парциальном давлении гелия (3-8)˙10-2 Торр, вводимого через зону ВЧ-разряда частотой 13,56 МГц и парциальном давлении боразола (2-3)˙10-2 Торр, вводимого за зоной индуктора на расстоянии не более 1 см от его края.
Слои нитрида бора с низким ≅1 ат. % содержанием водорода при температурах подложек 160-200оС получались за счет того, что возбужденные ВЧ-разрядом высокоэнергетические частицы гелия (Е = 19,8 эВ) сталкиваясь с молекулами боразола, вводимыми за зоной индуктора, по реакции Пеннинга образуют дегидрированные промежуточные радикалы, которые, адсорбируясь на подложке, полимеризуются. При этом за счет дополнительной термической активации и взаимодействия поверхности с возбужденными атомами гелия происходит более глубокое дегидрирование.
Получение слоев нитрида бора осуществляется в реакторе для получения слоев, представляющем собой кварцевую трубу диаметром 70 мм и длиной 700 мм. Реактор имеет две зоны. В первой зоне расположен подложкодержатель, нагреваемый печью. Во второй зоне с помощью индуктора генерируется плазма частотой 13,56 мГц. Индуктор изготовлен из полой медной трубки диаметром 6 мм, имеет пять витков и его длина составляет 120 мм. Ввод боразола и гелия осуществляется через газораспределительные системы.
Способ осуществляется следующим образом. Полированные пластины-полупроводники (антимонид индия, арсенид индия, арсенид галлия и др. ) после стандартной химической обработки (индивидуальной для каждого типа полупроводника) помещались в реактор на подложкодержатель, расположенный на расстоянии Х1 от края индуктора. Реактор закрывался и откачивался со скоростью 5 л/с до остаточного давления Рост. = 10-2 Торр. Подложка нагревалась до заданной температуры Тп. Через газораспределительные системы подавался сначала гелий. После установления парциального давления гелия в реактор подавался боразол и устанавливалось его парциальное давление. Затем на индуктор подавалась ВЧ-мощность и проводился процесс. Скорость роста составляла 20-30 А/мин. После окончания процесса выключался ВЧ-генератор, отключался поток боразола, подложка охлаждалась и в потоке гелия извлекалась из реактора, отключался поток гелия.
Состав слоев определялся методом МК-спектроскопии, который позволяет кроме групп В-N определять количество водорода в виде групп В-Н, N-Н и N-Н2. Другие методы такие, как Оже-спектроскопия и спектроскопия обратного рассеяния, не обнаруживают различие в составе стабильных и нестабильных слоев, содержащих большое количество водорода: в обоих случаях эти методы дают соотношение B/N = 1 и не пригодны для анализа водорода. Толщина слоев определялась методом эллипсометрии.
Таким образом, промышленное использование способа в технологии структур на полупроводниках А3В5 позволяет при более низких температурах подложки 160-200оС получать слои нитрида бора с низким (1 ат. % ) содержанием водорода. Слои имеют показатель преломления n = 1,7 и диэлектрическую проницаемость ε= 5,5 (для сравнения эти показатели для стехиометрического нитрида бора, полученного при температурах > 800оС составляют n = 1,72 и ε= 5,75 соответственно). Коэффициент поглощения слоев α= 4 ˙104 см-1 (поглощение осцилляторов В - N - В на частоте ω= 1370 см-1) и толщина слоев не изменяются при длительном хранении в атмосферных условиях.
Зависимость коэффициента поглощения от температуры отжига для слоев, полученных в примере 2, приведена в таблице.
Формула изобретения: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛОЕВ НИТРИДА БОРА НА ПОДЛОЖКАХ ИЗ ПОЛУПРОВОДНИКОВ ТИПА A3B5, включающий размещение подложки в нагреваемой зоне реактора, удаленной от зоны плазмы, создаваемой с помощью ВЧ-разряда, и введение в реактор боразола и гелия, отличающийся тем, что температуру подложки поддерживают в интервале 160 - 200oС, расстояние между подложкой и краем индуктора составляет 10 - 14 см, мощность, подводимая к индуктору, составляет 6 - 10 Вт, процесс ведут при парциальном давлении гелия (3 - 8) · 10-2 Торр, вводимого через зону ВЧ-разряда частотой 13,56 МГц, и парциальном давлении боразола (2 - 3) · 10-2 Торр, вводимого за зоной индуктора на расстоянии не более 1 см от его края.