Технология эпитаксиальных слоев и гетерокомпозоций

JV> 866 
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ 

ИНСТИТУТ СТАЛИ и СПЛАВОВ 

Технологический университет иа 
; 

МИСиС^ 

Крапухин В.В., Кожитов Л.В. 

ТЕХНОЛОГИЯ ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ 
ГЕТЕРОКОМПОЗИЦИЙ 

Лабораторный практикум 
для студентов специальности 200102 

МОСКВА 1998 

JVfo 866 
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ 

ИНСТИТУТ СТАЛИ и СПЛАВОВ 

Технологический университет] 

МИСиС 
^ 

Кафедра технологии материалов твердотельной электроники 

Крапухин В.В., Кожитов Л.В. 

ТЕХНОЛОГИЯ ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ 
ГЕТЕРОКОМПОЗИЦИЙ 

Лабораторный практикум 
для студентов специальности 200102 

МОСКВА 1998 

АННОТАЦИЯ 

Лабораторный практикум содержит 5 работ, выполняемых на 
лабораторном и фирменном оборудовании с использованием 
ЭВМ В работах рассмотрены процессы подготовки подложек, 
измерения остаточных термических напряжений в пластинах, методы жидкофазной и молекулярно-лучевой эпитаксии 

© Московский государственный 
институт стали и сплавов 
(технологический университет) 
1998 

СОДЕРЖАНИЕ 

Лабораторная работа № 1. Подготовка пластин к эпитаксии 
5 

Лабораторная работа № 2. Получение эпитаксиальных 

слоев методом жидкофазной эпитаксии 
16 

Лабораторная работа № 3. Исследование фазового равновесия в системе полупроводник-металл (растворитель) 
методом насыщения расплава 
31 

Лабораторная работа № 4. Получение эпитаксиальных 

слоев молекулярно-лучевой эпитаксией 
37 

Лабораторная работа № 5. Исследование механических напряжений в монокристаллах полупроводников 
45 

Лабораторная работа № 1 

ПОДГОТОВКА ПЛАСТИН К ЭПИТАКСИИ 

(4 часа) 

1. Цель работы 

Подготовка пластин к эпитаксии и контроль состояния их поверхности. 

2. Теоретическое 
введение 

Получение качественных -эпитаксиальных слоев невозможно 
без тщательно подготовленной поверхности подложки. При этом 
решаются три основные задачи: 

— получение геометрически совершенных поверхностей, обеспечивающих плоскопараллельность рабочей поверхности при минимальной шероховатости и при отсутствии прогиба и волнистости поверхности; 

— получение поверхности с совершенной 
кристаллической 
струетурой без нарушенного слоя, с минимальной концентрацией 
дефектов на поверхности; 

— получение химически чистых поверхностей, не содержащих 
сорбированные химические реактивы и свободных от оксидных 
включении. 

Указанные 
задачи 
решаются 
рядом 
последовательно 
осуществляемых технологических процессов, представленных на схеме рис. 1.1. 

Полученные на установках роста полупроводниковые монокристаллы калибруют по диаметру с точностью 0,5 мм алмазным 
шлифовальным кругом на кругло шлифовальных станках. 

Базовый (основной) и маркировочным срезы поверхности калиброванного монокристалла делаются для визуального определения ориентации пластин и марки материала. Базовый срез в направлении [110} используется также для установки пластин при 
проведении технологических операций при изготовлении интегральных микросхем. Ориентация слитков определяется с помощью рентгеновского дифрактометра или оптическим методом. 

5 

Крамухии 1> И . Колик'» Л И IOMIO юти )iini.inii.iii.iiii[\ ичсрокомиозидии 

Калибровка слит ко» но диаметру 

Илоюмснис сре от в на слигке 

Разрезание слшка на пластины 

Снятие фаски 

I 
_ 

Шлифование пластин 

Химико-механическое полирование 
пластин 

I ^ 
, 
, 
\ 

Химико-динамическое 
Химическое травление с 

полирование 
использованием 

ультразвука 

\ 
/ 
, 

Отмывка и сушка пластин 

I 
~ 

Кон фоль 

Рис 1 1 Технологическая схема подготовки полупроводниковых полложск 

Резку слитков на пластины проводят чаще всего на станках с 
дисковым металлическим кругом с внутренней режущей кромкой, 
на которую нанесены алмазные зерна размером 40-60 мкм при 
резке кремния и 20-40 мкм при резке арсснида галлия. Металлический круг имеет толщину 0,1-0,15 мм. Для уменьшения ширины 
реза и достижения точной геометрии пластин круг снабжен приспособлениями для натяжения. Толщина отрезаемых пластин зависит от их диаметра и составляет для Si от 350 до 675 мкм при 
изменении диаметра от 60 до 150 мм, для GaAs — 560-750 мкм при 
диаметре 60-76 мм. 

Абразивная резка материала происходит в результате последовательных процессов образования в материале трещин и скола 
частиц с поверхности. Для хрупких материалов характерна не
6