С горизонтальными изоэлектронными аналогами IV группы

Получение монокристаллов и эпитаксиальных пленок полупроводниковых соединений. В отличие от технологии получения однокомпонентных полупроводников в технологии производства полупроводниковых соединений присутствует дополнительная операция — синтез, поскольку они состоят не менее чем из двух компонентов. Если соединения не разлагаются при нагревании (обычно это антимониды), то синтез осуществляют, непосредственно сплавляя компоненты, например индий и сурьму. Дальнейшие операции не отличаются от применяемых в технологии кремния или германия (очистка, легирование, выращивание монокристаллов).
Синтез и кристаллизацию разлагающихся соединений (арсенидов и фосфидов) проводят в замкнутом нагреваемом объеме (рис. 10.15). Рассмотрим в качестве примера процесс получения монокристалла арсенида галлия.

Рис. 10.15. Схема синтеза разлагающихся соединений А³В⁵
В кварцевую ампулу 4 помещают металлический галлий 2 и летучий компонент мышьяк 3. При установке ампулы в нагревательный блок 1 под действием нагревательных элементов 5 галлий плавится, а мышьяк возгоняется и растворяется в жидком галлии с образованием GaAs. После охлаждения материал извлекают из ампулы. Далее проводят выращивание монокристалла GaAs методом Чохральского из-под слоя флюса. Флюс герметизирует тигель с расплавом и предотвращает разложение арсенида галлия. Процесс осуществляется в атмосфере аргона, в качестве флюса используют борный ангидрид В₂0₃.
Эпитаксиальные пленки получают из газовой или жидкой фазы методом многокамерной лодочки (рис. 10.16). Подложку 6, вырезанную из монокристалла, помещают в насыщенные растворы компонентов (например, Ga—As) с легирующими примесями разных типов. Растворы находятся в разных ячейках 4 графитовой лодочки 3. При понижении температуры происходит осаждение слоев.

Рис. 10.16. Схема жидкофазной эпитаксии (метод многокамерной лодочки)
Последовательное перемещение подложки из одной ячейки в другую при движении графитового вкладыша 5 позволяет получать многослойные структуры. Процесс проводится в кварцевом реакторе 2 в атмосфере водорода. Температура изменяется с помощью нагревателя 1. Для повышения производительности используют несколько подложек.
Необходимо отметить, что процессы диффузии, требующие длительного времени и высоких температур, проводят в запаянных ампулах. Диффузия таких доноров, как S, Se, Те, осложняется образованием на поверхности полупроводника химических соединений типа Ga₂S₃. Практически для создания р—л-переходов используют лишь диффузию цинка.
При организации технологических процессов производства монокристаллов и изделий из соединений А'В⁵ особое внимание уделяется технике безопасности, поскольку в качестве реагентов и продуктов реакций выступают высокотоксичные вещества, такие, например как арсин AsH₃, фосфин РН₃ и др.
Технологические сложности, а следовательно, и высокая стоимость получения монокристаллов некоторых соединений данной группы (особенно разлагающихся) являются сдерживающими факторами при использовании их для создания интегральных микросхем.