|
2.6 Выводы.
С помощью теории растворимости многокомпонентных систем произведен анализ некоторых пар и с целью выяснения возможности образования твердых растворов на их основе. На основе этих анализов выяснено что, в число самых перспективных входит и пара .
Процессу выращивание эпитаксиальных слоев предшествовал тщательный анализ литературных данных по растворимости при различных температурах с целью подбора соответствующего растворителя. Исследование растворимости в индии, а также влияния третьего компонента на растворимость показало, что значения растворимости в индии удовлетворительно согласуются с литературными данными.
Исследование влияния кремния и германия в отдельности, в малом количестве, до 2.5 ат. %, введенных в расплав индия показало, что они влияют на данную растворимость в индии: кремний незначительно увеличивает растворимость , а германий существенно уменьшает растворимость в индии.
Морфологические исследования выращенных слоев при помощи металлографического микроскопа МИМ – 8М показали что, с увеличением времени отжига совершенство полученных слоев твердого раствора увеличивается. При недостаточности степени гомогенизации наблюдались макроскопические шероховатости на поверхности, ухудшалась возможность очистки поверхности от остатков раствора - расплава центрифугой. С увеличением степени гомогенизации улучшалась также однородность состава в направлениях, параллельных фронту кристаллизации.
ГЛАВА III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
3.1 Эпитаксия твердых растворов на подложках кремния
В данном параграфе приводятся результаты морфологических исследований твердых растворов , выращенных на подложках кремния. Подложками служили монокристаллические шайбы кремния с диаметром марок КЭФ ( ) и КДБ ( ), ориентированные по направлению (111).
Состав раствора-расплава определялся на основе предварительных опытов с учетом влияния третьего компонента на растворимость в (§ 2.3.).
Процесс роста осуществлялся на установке “ЭПОС” в атмосфере водорода, очищенной при помощи установки “Палладий - 2”. Описание установки и методика выращивание твердого раствора дана в § 2.4. Рост осуществлялся в интервале температур 700-850 0C, при скорости принудительного охлаждения 1.0- 1.5 град/мин.
Формирование сложной эпитаксиальной структуры из жидкой фазы в едином технологическом цикле, можно объяснить, вероятно, следующим образом. Поскольку твердый раствор насыщен по отношению к кремнию при температуре начала роста 8500С, первым из жидкой фазы выпадает (кристаллизуется) твердый раствор начиная с чистого кремния, причем содержание германия в эпитаксиальном слое растет вдоль направления роста до чистого германия. Это соответствует температуре примерно 7500 С. При дальнейшем уменьшении температуры раствора-расплава, вероятно, он становится пересыщенным как по фосфиду индия, так и по германию, что приводит к росту эпитаксиальных слоев твердых растворов с уменьшающимся содержанием германия вдоль направления роста.
Таким образом, использованная технология и подобранный температурный интервал позволили получить эпитаксиальные слои на дешевой кремниевой подложке с буферным слоем .
Толщина эпитаксиальных слоев изменялась в интервале 15-20 мкм в зависимости от температуры кристаллизации, от состава раствора – расплава, а также от скорости принудительного охлаждения.
Структурное совершенство выращенных слоев зависело также от величины зазора между горизонтально расположенными подложками, значение которого можно было варьировать в интервале при помощи специальных графитовых подпорок.
При , из-за большого поверхностного натяжения, рост твердого раствора при указанных температурах сильно затруднялся.
Наиболее совершенные по структуре слои твердых растворов, как на верхних, так и нижних подложках получены при . При качество слоев, выращенных на верхних подложках, существенно ухудшалось. Это обусловлено воздействием на процесс роста гравитационного поля, которое приводит к неравномерному распределению компонентов в растворе – расплаве.
Качество полученных слоев также зависело от разности температур подложки и раствора-расплава в момент их контакта. Морфология поверхности оказалась наилучшей в условиях, когда подложка погружалась в раствор-расплав при температуре . В случае, когда в раствор-расплав погружалась подложка с температурой на несколько градусов ниже температуры раствора-расплава, качества пленок оказались не лучшими. Следует также отметить, что структурное совершенство эпитаксиальных слоев зависит от ориентации подложек. Наиболее совершенные слои получены на подложках кремния, ориентированных с разориентацией 00 15’ по направлению (111).
Состав полученных слоев количественно определялся рентгеноструктурным анализом на установке “CAMECA”. В некоторых случаях распределения компонентов эпитаксиальных слоев как по поверхности, так и по толщине оценены также на основе анализа растровых картин.
Изучение распределения компонентов по толщине эпитаксиального слоя показало, что во всех случаях содержание в слое увеличивается от нуля до 100 моль % на поверхности слоя, в зависимости от условий роста. (Рис. 3.1). Быстрота изменения содержания по толщине твердого раствора зависела от толщины зазора между подложками, т.е. от объема раствора-расплава.
Рис 3.1 Скол структуры , снятый на установке “CAMECA”
Исследование распределения компонентов по толщине эпитаксиального слоя, определенного при помощи микроанализатора “САМЕСА” показало, что при поддержании определенного технологического режима роста на начальном этапе на подложке кремния кристаллизуется слой с толщиной примерно 15-17 мкм начиная с кремния. Далее промежуточный слой постепенно переходит в варизонный слой твердого раствора с содержанием , увеличивающимся вдоль направления роста и достигающим на поверхности 100% чистого InP (Таблица 3.1).
Do'stlaringiz bilan baham: |
