2008(№7) - Санкт-Петербургский государственный ...

чистоты, соответствующий «точке росы» –100 о С. В качестве источника мышьяка использовалась
10 %-я газовая смесь арсина с водородом. В верхней части реактора располагался
контейнер с индием марки ИН-0000, через который пропускался газообразный хлористый
водород. Взаимодействуя с индием, хлористый водород образовывал летучий монохлорид
индия, который, смешиваясь с арсином, поступал в центральную часть реактора, где располагался
кварцевый подложкодержатель на три подложки. В качестве подложек использовались
монокристаллические пластины InAs диаметром 76 мм, ориентированные в плоскости
(111)А и легированные серой до концентраций n = (1.0…1.5)10 18 см –3 . Температура в зоне
источника индия составляла 800…820 о С. Температура в зоне подложкодержателя изменялась
в пределах от 600 до 680 о С. Поток газа-носителя – водорода в направлении, параллельном
оси реактора, составлял 3…4 л/мин. Потоки хлористого водорода и газовой
смеси арсина с водородом на входе в реактор изменялись в пределах от 20 до 50 мл/мин
и 200…500 мл/мин соответственно.
Толщина эпитаксиального слоя определялась по изменению массы подложки до и
после наращивания слоя. Концентрацию носителей заряда и их подвижность определяли
путем измерения магнитосопротивления в направлении, перпендикулярном поверхности
слоя. При подсчете плотности дефектов на поверхности эпитаксиального слоя использовали
микроскоп МЕТАМ Р-2, соединенный с VEB-камерой Logitech Quick Cam Pro 4000.
С целью снижения плотности поверхностных дефектов эпитаксиальные слои полировали.
Полировка поверхности структур включала в себя два этапа. Первый этап – механическая
полировка алмазными суспензиями и пастами зернистостью 1 и 0.5 мкм. На этом
этапе с поверхности снималось от 2 до 6 мкм эпитаксиального слоя за 5…10 мин. Второй
этап представлял собой химико-механическую полировку с использованием в качестве
полирующей суспензии смеси аэросила-380 и моноэтаноламина. Толщина слоя, удаляемого
при химико-механической полировке, составляла 0.5…1.0 мкм.
Исследование скорости роста эпитаксиальных слоев. Основными технологическими
факторами, влияющими на скорость роста слоя, являются значения потоков ростообразующих
компонентов и температура роста эпитаксиального слоя. На рис. 1 представлены
зависимости скорости роста слоя от температуры процесса роста при разных значениях
потока хлористого водорода через источник индия.
Температурная зависимость скорости роста для слоев ориентации (111)А имеет вид
кривой с максимумом при температуре около 620 о С. При низких температурах скорость
роста не зависит от потока хлористого водорода. Такой вид зависимости характерен для
случая, когда скорость роста лимитируется кинетическими факторами, такими как скорость
адсорбции ростообразующих компонентов на поверхность роста, диффузии компонентов
по поверхности и десорбции продуктов реакции [2]. При увеличении температуры
скорость роста начинает зависеть от концентрации монохлорида индия в реакторе. Повидимому,
лимитирующей стадией эпитаксиального роста при больших температурах
становится скорость массопереноса ростообразующих компонентов к поверхности роста.
При дальнейшем повышении температуры начинают сказываться термодинамические ограничения,
а именно, рост равновесной концентрации монохлорида индия в газовой фазе,
приводящий к разложению твердой фазы арсенида индия [3]:
14
4InCl(г) + As4(г) + 2H2(г) ↔ 4InAs(тв) + 4HCl (г).