Використання: винахід може бути використано у виробництві інтегральних схем і приладів оптоелектроніки. Суть винаходу: спосіб включає вирощування на напівпровідниковій підкладці з GaAS буферного шару GaAS і подальшу епітаксії шару lnSb в 3 стадії - твердофазная епітаксії аморфного шару, обложеного при кімнатній температурі, низькотемпературна й високотемпературна епітаксії.
Винахід відноситься до технології напівпровідникових приладів, зокрема до способу епітаксіального вирощування напівпровідникових шарів методом молекулярно-променевої епітаксії.
Напівпровідникові епітаксіальні структури антімоніда індію знаходять широке застосування для швидкодіючих інтегральних схем і приладів оптоелектроніки, так як InSb володіє високою рухливістю електронів, є прямозонних полупроводником.
Найбільш перспективним є використання гетероепітаксійних шарів InSb вирощених на напівізолюючих підкладках широкозонного арсеніду галію, т. К. В цьому випадку виключаються струми витоку через підкладку і існує можливість здійснювати засвічення світлочутливого шару InSb через прозору для інфрачервоного випромінювання підкладку GaAs.
В технології напівпровідникових приладів відомі способи епітаксіального вирощування напівпровідникових з'єднань А3 В5 методом МЛЕ (1).
При цьому через значне неузгодженості постійних решіток зростаючого епітаксійного шару і підкладки в шарі виникає висока щільність дефектів структури: дислокацій невідповідності і двійників.
Найбільш близьким до винаходу є спосіб, що включає вирощування на напівпровідниковій підкладці з GаАs буферного шару GaAs і вирощування епітаксійного шару InSb в дві стадії низькотемпературна при 300 o С і швидкості росту шару 0,1 мкм / год і високотемпературна стадія (2).
Але через велику неузгодженості постійних решіток плівки антімоніда індію і підкладки арсеніду галію в плівці InSb виникає висока щільність дислокацій і двійників. При цьому двійники грають основну роль в зниженні електрофізичних характеристик в напівпровідниках.
Метою винаходу є усунення дефектів структури-двійників і збільшення швидкості росту епітаксійних шарів.
Поставлена мета досягається тим, що після вирощування буферного шару додатково проводять осадження аморфного шару InSb товщиною 5-10 нм при кімнатній температурі і його твердофазних епітаксії, на низькотемпературної стадії вирощують епітаксіальний шар товщиною 40-50 нм, а високотемпературну стадію проводять при температурі 400 o С зі швидкістю зростання шару 2 мкм / год.
Осадження шару InSb на підніжку GaAs, що знаходиться при кімнатній температурі, призводить до утворення аморфного шару. При підвищенні температури відбувається його кристалізація (твердофазная епітаксії). Процес кристалізації йде при взаємній ориентирующем вплив сусідніх кристалізується областей малого розміру, тому ймовірність утворення двійників різко знижується. Однак, якщо проводити перекристаллизацию товстого шару (більше 20-50 нм), то утворюється епітаксіальний шар з високою щільністю структурних дефектів і поганий морфологією поверхні, що, мабуть, обумовлено зменшенням орієнтує впливу підкладки на верхні споі.
У той же час нагрівання тонкої (10-15 нм) аморфної плівки до високих (400 ° С) температур призводить до розпаду суцільний монокристаллической плівки, як і в разі псевдоморфного зростання, на окремі острівці. Тому після стадій твердофазной епітаксії, яка відбувається при істотно більш низьких температурах (200 o С) ніж розпад плівки на острівці, проводять стадію низькотемпературного дорощування перекристаллизованного шару до товщини, при яких напруги в плівці повністю ренпансіруют (40-50 нм) за рахунок більш повного введення дислокацій невідповідності. В цьому випадку подальше збільшення температури не приводить до поділу плівки на окремі острівці і, як наслідок, до виникнення двійників при їх подальшому зрощуванні.
Даний спосіб вирощування гетероепітаксійних шарів InSb / GaAs реалізований наступним чином.
Вирощування гетероепітаксійних структур InSb / GaAs проводять в установці молекулярно-променевої епітаксії. Після хімічної обробки підкладка арсеніду галію поміщається в камеру МЛЕ, де вона піддається відпалу в потоці миш'яку при температурі 600-650 o С протягом 30 хв.
Після відпалу вирощується буферний шар GaAs при температурі 650 o С зі швидкістю зростання 1 мкм / год протягом 30 хв. Потім температуру підкладки знижують до кімнатної (20-40 o С), осаджують при цій температурі шар InSb товщиною 10-15 нм, нагрівають підкладку разом із шаром InSb до температури 300 o С, при якій відбувається трердофазная епітаксії, проводять низькотемпературну епітаксії шару InSb товщиною 40-50 нм при Т 300 o С зі швидкістю 0,1 мкм / год, нагрівають структуру до температури 400 o С, а потім ведуть високотемпературний зростання зі швидкістю 2 мкм / год.
Таким чином, використання запропонованого способу отримання гетероепітаксійних структур InSb / GaAs забезпечує в порівнянні з існуючими способами наступні переваги: 1. Використання додатково двох стадій твердофазной і низькотемпературної епітаксії дозволяє усунути дефекти структури-двійника.
2. Крім того, забезпечення більш якісної структури плівки InSb на початковій стадії епітаксії дозволяє вдвічі збільшити швидкість її зростання і знизити час процесу в 1,5 рази.
Спосіб отримання гетероепітаксійних структур InSb / GaAs, що включає вирощування на напівпровідниковій підкладці з GaAs-буферного шару GaAs і вирощування епітаксійного шару InSb в дві стадії низькотемпературна стадія при температурі 300 o С і швидкості росту шару 0,1 мкм / год і високотемпературна стадія, що відрізняється тим , що, з метою усунення дефектів структури двійників і збільшення швидкості росту епітаксійних шарів, після вирощування буферного шару додатково проводять осадження аморфного шару InSb товщиною 5 10 нм при кімнатній температурі і го твердофазних епітаксії, на низькотемпературної стадії вирощують епітаксіальний шар товщиною 40 50 мм, а високотемпературну стадію проводять при 400 o С зі швидкістю зростання шару 2 мкм / год.