Способ селективного наращивания полупроводниковых однослойных и многомлойных эпитаксильных структур из газовой фазы

юСЛ.ь. д,цЪс сэвзнаа 619045 о и и с АдИФЖп 1ИЗОБРЕТЕН Ия Союз Советских Социалистических Республик(45) Дата опубликования описания 26.06,78 2Н 01 1 21 осудврстеенныи комитетСоветв Министров СССРоо делом иэооретенийи открытий УДК 621.3(72) Авторы ,зобретеиия Н. Маслов, О. Е. Коробов и Хлебнико Государственный ордена Октябрьской революциинаучно-исследовательский и проектный институтредкометаллической промышленности 71) аявитель(54) СПОСОБ СЕЛЕКТИВНОГО НАРАЩИВАНИЯПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ОДНОСЛОЙНЫХ И МНОГОСЛОЙНЫХ ЭПИТАКСИАЛЪНЫХ СТРУКТУР ИЗ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ 15 25 Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов и интегральных твердых схем и может использоваться в электронной промышленности и частично в цветной металлургии.Известен способ селективного наращивания полупроводниковых однослойных и многослойных эпитаксиальных структур из газовой фазы сэндвич-методом с помощью химической транспортной реакции с применением защитной маски с фотолитографически вскрытыми окнами,По известному способу поверхность полупроводниковой подложки покрывают защитным слоем (маскирование), затем проводят фотолитографический процесс удаления защитного слоя с отдельных участков поверхности подложки, После этого к поверхности подложки подводят из газовой фазы кристаллизующееся вещество и во вскрытых окнах заданной конфигурации происходит селективное осаж дение эпитаксиальной структуры.Недостатком извести го способа яв ляется то, что дорогостоящий и технологически сложный процесс маскированияи фотолитографического вскрытия окон вмаске необходимо проводить на поверхности каждой подложки, так что числоизготовленных фотолитографических масок равно числу использованных подложек.Бель изобретения - упрощение и удешевление способа наращивания эпитаксиальныхструктур.Для этого по предлагаемому способузащитную маску с фотолитографическивытравленными окнами наносят на поверхность источника,Кроме того, используют последовательно по меньшей мере два сменных источника, различающихся по химическому соетаву и/или по конфигурации фотолитографической маски,Предлагаемый способ основан на способности химических газотранспортныхреакций осуществлять направленный перенос вещества от источника к подложкепреимущественно в направлении градиентаконцентрации данного вещества в газовойфазе. Для осуществления способа исполь519045 ЦНИИПИ Заказ 4307/51 Тираж 960 Подписнс Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 зуют известную аппаратную схему эпитаксиального роста с близким расположением подло;.,ки и источника.Для селективного осаждения на подходящей подложке одного или нескольких эпитаксиальных слоев в виде островков желаемой формы и толщины и на желаемом расстоянии друг от друга изготов ляют один или несколько источников полупроводникового вещества, поверхность которых доступна действию химического 10 транспортного реагента лишь на локальных участках, расположенных зеркально-симметрично но отношению к предлагаемому расположению эпитаксиальных остр овков на поверхности подложки. , 15Л окализацию взаимодействия химического транспортного агенства с ограниченными по форме и размеру участками источника осуществляют путем маскирования всей поверхности источника с последую щим фотолитографическим вытравливанием окон заданного размера и конфигурации, которые обнажают соответствующие участки на поверхности источника, Далее подготовленный источник сближают с очищенной 25 поверхностью подпожки и пои достаточно малом расстоянии между ними, например, порядка 10 мк устанавливают разность температур между ними 5-10 С, послеочего производят газотранспортную реак цию, в результате которой полупроводниковое вещество переносится через зазор от источника к подложке и осаждается селективно на участках подложки, противолежащих окнам на маскированной поверхнос- З 5 ти источника, При этом островки селективно-эпитаксиального роста воспроизводят на подложке форму и размеры окон маски, осажденной на подложкес точностью не хуже 10%. (для окон диаметром 40 3 0 мк).Отсутствие окисной маски на подложке существенно улучшает условия кристаллизации селективных слоев, так как полностью исключаются эффекты анизотропии, 45 связанные со спецификой зародышеобразования новых атомных слоев на границе раздела окисная маска - полупроводник.Процесс наращивания проводят на подложке из арсенида галлия с ориентацией (111) В с использованием химической транспортной реакции с парами воды при 1 емпературе источника 920 фС, температуре подложки 910 С, расстоянии междуФповерхностями источника и подложки 20 мк.Особенно хорошие. результаты по разрешающей способности селективной эпитаисии получаются при непосредственном контакте подложки и источника, когда зазор между поверхностями подложки и источника определяется лишь толщиной окисной маски, нанесенной на источник. Даже использование подложки с неудаленным деформированным поверхностным слоем не приводит к срыву селе.".тивной эпитаксии или к существенному искажению заданной (круглой) формы островков селективного роста.Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа достигается путем упрощения и удешевления технологии селективчог о эпитаксиального осаждения полупроводниковых и других пленок за счет сокращения числа фотолитографичес - ких операций и операций по нанесению защитной маски, кратность использования которой возрастает в 20-100 раз.Срок службы (или кратность использования) маскированного источника зависит прежде всего от количества вещества. переносимого из окна в маске на подложку за один технологический цикл. формула изобретения 1. Способ селективного наращивания полупроводниковых однослойных и многослойных эпитаксиальных структур из газовой фазы сэндвич-методом с помощью химической транспортной реакции с применением защити,й маски с фотолитографически вскрытыми окнами, о т л ичающийся тем, что,сцелью упрощения и удешевления способа, защит ную маску с фотолитографически вытравленными окнами наносят на поверхность источника,2. Способ поп. 3., отл и чающ и й с я тем, что используют последовательно по меньшей мере два сменных источника, различающихся по химическому составу и/или по конфигурации фото- литографической маски.