RU2168237C2 - Method for producing nitride film on surfaces of semiconductor compounds - Google Patents
Method for producing nitride film on surfaces of semiconductor compounds Download PDFInfo
- Publication number
- RU2168237C2 RU2168237C2 RU99109487/28A RU99109487A RU2168237C2 RU 2168237 C2 RU2168237 C2 RU 2168237C2 RU 99109487/28 A RU99109487/28 A RU 99109487/28A RU 99109487 A RU99109487 A RU 99109487A RU 2168237 C2 RU2168237 C2 RU 2168237C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- semiconductor
- hydrazine
- monosulfide
- soluble
- group
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 43
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims abstract description 18
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 title claims description 21
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 7
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 48
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 40
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 6
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 claims description 4
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims description 2
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 abstract description 5
- 239000002356 single layer Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 abstract 2
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 abstract 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 abstract 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 abstract 1
- VDQVEACBQKUUSU-UHFFFAOYSA-M disodium;sulfanide Chemical compound [Na+].[Na+].[SH-] VDQVEACBQKUUSU-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 229910052979 sodium sulfide Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 22
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 16
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 11
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 9
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 7
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 7
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 7
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229940126062 Compound A Drugs 0.000 description 4
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 4
- NLDMNSXOCDLTTB-UHFFFAOYSA-N Heterophylliin A Natural products O1C2COC(=O)C3=CC(O)=C(O)C(O)=C3C3=C(O)C(O)=C(O)C=C3C(=O)OC2C(OC(=O)C=2C=C(O)C(O)=C(O)C=2)C(O)C1OC(=O)C1=CC(O)=C(O)C(O)=C1 NLDMNSXOCDLTTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 229910021478 group 5 element Inorganic materials 0.000 description 4
- SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N selenium;zinc Chemical compound [Se]=[Zn] SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 3
- BGECDVWSWDRFSP-UHFFFAOYSA-N borazine Chemical compound B1NBNBN1 BGECDVWSWDRFSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 3
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 3
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 2
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 2
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 2
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 2
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- -1 nitride compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 2
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 2
- 125000000446 sulfanediyl group Chemical group *S* 0.000 description 2
- VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N tetrachloromethane Chemical compound ClC(Cl)(Cl)Cl VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005234 chemical deposition Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002772 conduction electron Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000002003 electron diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910000377 hydrazine sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- NOKUIIONGVTVQM-UHFFFAOYSA-N hydrazine sulfide Chemical compound SN=N NOKUIIONGVTVQM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000006396 nitration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000269 nucleophilic effect Effects 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 238000005424 photoluminescence Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000000682 scanning probe acoustic microscopy Methods 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области технологии полупроводников и может быть использовано для осуществления электронной и химической пассивации поверхности полупроводниковых соединений A3B5 и приборов на их основе, а также для подготовки поверхности этих полупроводниковых соединений для последующего эпитаксиального выращивания на ней нитрида галлия GaN.The invention relates to the field of semiconductor technology and can be used to electronically and chemically passivate the surface of A 3 B 5 semiconductor compounds and devices based on them, as well as to prepare the surface of these semiconductor compounds for subsequent epitaxial growth of gallium nitride GaN on it.
В настоящее время нитридные соединения, такие как нитрид бора, нитрид кремния, широко используются в качестве пассивирующих покрытий поверхности полупроводников типа A3B5 и приборов на их основе. Такие пленки обычно получают из газовой фазы методами химического и плазмохимического осаждения. Однако граница раздела аморфный пассивирующий слой - полупроводник оказывается дефектной, что не позволяет существенно снизить плотность собственных поверхностных состояний полупроводника и, соответственно, обеспечить необходимое уменьшение токов утечки и повышение напряжения пробоя приборных структур.Currently, nitride compounds, such as boron nitride, silicon nitride, are widely used as passivating coatings on the surface of A 3 B 5 semiconductors and devices based on them. Such films are usually obtained from the gas phase by chemical and plasma chemical deposition methods. However, the amorphous passivating layer – semiconductor interface is defective, which does not allow one to significantly reduce the density of the intrinsic surface states of the semiconductor and, accordingly, provide the necessary decrease in leakage currents and an increase in the breakdown voltage of device structures.
Так, известен способ получения слоев нитрида бора на подложках их полупроводников A3B5, включающий размещение подложки в нагреваемой зоне реактора, удаленной от зоны плазмы, создаваемой с помощью ВЧ-разряда частотой 13,56 МГц, и введение в реактор боразола и гелия. Температуру подложки поддерживают в интервале 160 - 200oC, расстояние между подложкой и краем индуктора устанавливают в интервале 10 - 14 см; мощность, подводимая к индуктору, составляет 6 - 10 Вт. Процесс ведут при парциальном давлении гелия (3 - 8) • 10-2 Торр и парциальном давлении боразола (2 - 3) • 10-2 Торр. Гелий вводят через зону ВЧ-разряда, а боразол вводят за зоной индуктора на расстоянии не более 1 см от его края (см. патент РФ N 2012092, кл. H 01 L 21/318, опубликован 30.04.94).Thus, a known method of producing layers of boron nitride on the substrates of their semiconductors A 3 B 5 , including placing the substrate in the heated zone of the reactor, remote from the zone of plasma created by RF discharge with a frequency of 13.56 MHz, and the introduction of borazole and helium into the reactor. The temperature of the substrate is maintained in the range of 160 - 200 o C, the distance between the substrate and the edge of the inductor is set in the range of 10 - 14 cm; the power supplied to the inductor is 6 to 10 watts. The process is carried out at a partial pressure of helium (3 - 8) • 10 -2 Torr and a partial pressure of borazole (2 - 3) • 10 -2 Torr. Helium is introduced through the RF discharge zone, and borazole is introduced behind the inductor zone at a distance of no more than 1 cm from its edge (see RF patent N 2012092, class H 01 L 21/318, published on April 30, 94).
Как уже указывалось выше, при использовании известного способа граница раздела: аморфный пассивирующий слой - полупроводник оказывается дефектной, что не обеспечивает существенного снижения плотности собственных поверхностных состояний полупроводника и, соответственно, не обеспечивает необходимого уменьшения токов утечки и повышения напряжения пробоя приборных структур. As mentioned above, when using the known method, the interface: the amorphous passivating layer — the semiconductor turns out to be defective, which does not provide a significant decrease in the density of the intrinsic surface states of the semiconductor and, accordingly, does not provide the necessary decrease in leakage currents and an increase in the breakdown voltage of instrument structures.
Известен способ получения нитрированного слоя на подложке из полупроводникового материала, включающий формирование окисного слоя на подложке и последующее термическое нитрирование его в азотсодержащей газовой среде в поле электромагнитного излучения. Диапазон длин волн электромагнитного излучения выбирают при этом из условия ионизации азотсодержащей газовой среды (см. патент РФ N 2008745, кл. H 01 L 21/318, опубликован 28.02.94). A known method of producing a nitrated layer on a substrate from a semiconductor material, including the formation of an oxide layer on a substrate and its subsequent thermal nitration in a nitrogen-containing gas medium in the field of electromagnetic radiation. The wavelength range of electromagnetic radiation is selected from the condition of ionization of a nitrogen-containing gas medium (see RF patent N 2008745, class H 01 L 21/318, published 02/28/94).
Известный способ позволяет улучшить электрофизические параметры и радиационную стойкость нитрированного окисного слоя при толщине свыше 100 А, однако такое покрытие оказывается аморфным и имеет неоднородный состав по толщине слоя. Кроме того, известный способ является многостадийным и требует применения сложного технологического оборудования, включающего вакуумные, газораспределительные и электротехнические схемы. The known method allows to improve the electrophysical parameters and radiation resistance of the nitrated oxide layer at a thickness of more than 100 A, however, such a coating is amorphous and has an inhomogeneous composition over the thickness of the layer. In addition, the known method is multi-stage and requires the use of sophisticated technological equipment, including vacuum, gas distribution and electrical circuits.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому техническому решению является способ получения нитридной пленки на поверхности полупроводниковых соединений A3B5, принятый за прототип. Способ-прототип включает предварительную десорбцию окислов с поверхности полупроводникового соединения при высоких температурах (600oC) в потоке паров мышьяка и нитридизацию поверхности полупроводника с помощью паров гидразина N2H4 при 480oC (см. Антипов В.Г., Зубрилов А.С., Меркулов А.В. и др. - Молекулярно-пучковая эпитаксия кубического GaN на подложках GaAs (001) с использованием гидразина. - ФТП, т. 29, вып. 10, с. 1812 - 1821).The closest set of essential features to the claimed technical solution is a method of producing a nitride film on the surface of semiconductor compounds A 3 B 5 , adopted as a prototype. The prototype method includes the preliminary desorption of oxides from the surface of the semiconductor compound at high temperatures (600 o C) in the stream of arsenic vapor and nitridation of the surface of the semiconductor using vapor of hydrazine N 2 H 4 at 480 o C (see Antipov V.G., Zubrilov A .S., Merkulov A.V. et al., Molecular Beam Epitaxy of Cubic GaN on GaAs (001) Substrates Using Hydrazine, FTP, vol. 29, issue 10, pp. 1812 - 1821).
Процесс взаимодействия поверхности полупроводниковых соединений A3B5 с парами гидразина в известном способе приводит к химической реакции замещения элемента 5 группы полупроводника на азот с образованием соответствующего нитрида. Для обеспечения кристалличности такого слоя процесс проводят при температурах не ниже 450oC. Однако использование высоких температур приводит к формированию относительно толстых (более 10 мономолекулярных слоев) пленок, в которых протекают процессы релаксационного дефектообразования (возникают микротрещины, дефекты упаковки, дислокации несоответствия). Таким образом, нитридные пленки, получаемые в процессе замещения, не являются когерентными к исходной поверхности полупроводника и в случае последующего выращивания на них эпитаксиальных слоев GaN становятся источником прорастающих кристаллических дефектов. Способ-прототип не обеспечивает планарность раздела границы подложка - нитридный слой и равномерность толщины этого слоя. Кроме того, известный способ получения нитридной пленки не применим для пассивации поверхности приборных структур с p-n и гетеропереходами и контактными металлическими слоями, что обусловлено паразитными химическими и диффузорными процессами, развивающимися на поверхности и в объеме многокомпонентных структур в условиях обработки. Известный способ не применим к алюминийсодержащим соединениям A3B5 в силу невозможности удаления естественного окисла в процессе термического отжига.The process of interaction of the surface of semiconductor compounds A 3 B 5 with hydrazine vapors in the known method leads to a chemical reaction of the replacement of
Задачей заявляемого изобретения являлась разработка такого способа получения нитридной пленки на поверхности полупроводниковых соединений A3B5, который бы обеспечивал получение монослойной нитридной пленки, когерентной к исходной поверхности кристалла полупроводника, создание планарной, бездефектной границы полупроводник - нитридный слой и, тем самым, позволял бы максимально снизить плотность поверхностных состояний, лежащих в запрещенной зоне полупроводника.The objective of the invention was to develop such a method for producing a nitride film on the surface of semiconductor compounds A 3 B 5 , which would provide a monolayer nitride film coherent to the initial surface of the semiconductor crystal, creating a planar, defect-free semiconductor – nitride layer interface and, thus, would allow minimize the density of surface states lying in the band gap of the semiconductor.
Поставленная задача решается тем, что в способе получения нитридной пленки на поверхности полупроводниковых соединений A3B5, включающем удаление окислов с упомянутой поверхности и последующую нитридизацию ее в среде, содержащей гидразин N2H4, удаление окислов и нитридизацию осуществляют погружением упомянутой поверхности в щелочной водный раствор гидразина и водорастворимого моносульфида. Концентрация гидразина в растворе может составлять 2 - 10 моль/л, а концентрация водорастворимого моносульфида может составлять 0,05 - 0,15 моль/л. В качестве водорастворимого моносульфида может быть введена сульфидная соль металла 1 группы (например, Na2S или (NH4)2S).The problem is solved in that in the method for producing a nitride film on the surface of semiconductor compounds A 3 B 5 , including the removal of oxides from said surface and its subsequent nitridation in a medium containing hydrazine N 2 H 4 , the removal of oxides and nitridation is carried out by immersion of the aforementioned surface in alkaline an aqueous solution of hydrazine and water-soluble monosulfide. The concentration of hydrazine in the solution can be 2-10 mol / L, and the concentration of water-soluble monosulfide can be 0.05 - 0.15 mol / L. As the water-soluble monosulfide, a sulfide salt of a
Сущность заявляемого способа получения нитридной пленки заключается в создании когерентного адсорбционного покрытия из атомов азота, связанных с элементами 3 группы полупроводникового соединения, в процессе обработки щелочным гидразинсодержащим водным раствором. При этом функция образующихся в растворе анионов SH- заключается в удаления с обрабатываемой поверхности элементов 5 группы в форме растворимых тиосоединений. В основе процесса образования нитридной пленки лежит диссоциативная адсорбция молекул гидразина на электрофильных центрах, образуемых атомами элементов 3 группы поверхности полупроводникового соединения A3B5. При взаимодействии исходной поверхности полупроводникового соединения со щелочным нитридизирующим раствором первоначально происходит растворение естественного окисла на поверхности полупроводникового соединения A3B5. Затем идет окислительно-восстановительный процесс на гетерофазной границе полупроводник - электролит, заключающийся в транспорте электронов проводимости из полупроводника на катионы водорода в растворе и формировании электрофильных центров адсорбции на положительно заряженных атомах полупроводника. Далее происходит селективная адсорбция анионов SH- на атомах элементов 5 группы и нуклеофильных молекул гидразина на атомах элементов 3 группы и последующей десорбцией растворимых тиосоединений элементов 5 группы и продуктов диссоциации адсорбированных молекул гидразина. Конечным результатом этих процессов является формирование пленки из атомов азота, хемосорбированных на атомах элементов 3 группы в узельных положениях решетки кристалла полупроводникового соединения A3B5. Оптимальная концентрация гидразина в растворе составляет 2 - 10 моль/л, а концентрация растворимого моносульфида составляет 0,05 - 0,15 моль/л. При концентрации гидразина меньше 2 моль/л может не достигаться сплошность нитридной пленки. Введение моносульфида в концентрации, превышающей 0,15 моль/л, может привести к появлению серы в получаемом адсорбционном покрытии, что снижает степень заполнения поверхности полупроводникового соединения азотом. При концентрации сульфидной соли менее 0,05 моль/л может не происходить полного удаления элементов 5 группы из поверхностного слоя полупроводникового соединения.The essence of the proposed method for producing a nitride film is to create a coherent adsorption coating of nitrogen atoms bonded to elements of
Авторы не обнаружили в патентной и другой научно-технической литературе описания аналогичного способа получения нитридной пленки на поверхности полупроводникового соединения A3B5, который бы содержал заявляемую совокупность существенных признаков, что свидетельствует, по мнению авторов, о соответствии заявляемого способа критерию "новизна".The authors did not find in the patent and other scientific and technical literature descriptions of a similar method for producing a nitride film on the surface of the semiconductor compound A 3 B 5 , which would contain the claimed combination of essential features, which indicates, according to the authors, that the proposed method meets the criterion of "novelty."
Известно получение нитридных пленок с использованием гидразина (см. способ-прототип). Однако в известном способе необходимо предварительно удалять окисный слой, а нитридизацию вести в парах гидразина при высокой температуре. В заявляемом способе процесс удаления окислов и образования нитридной пленки происходит в водном растворе гидразина и моносульфида, что обеспечивает получение нового технического результата - образование кристаллического монослоя нитрида, когерентного исходной поверхности полупроводникового кристалла и пригодного для использования в качестве подложки при проведении эпитаксиальной кристаллизации. It is known to obtain nitride films using hydrazine (see prototype method). However, in the known method, it is necessary to first remove the oxide layer, and to carry out nitridation in hydrazine vapors at high temperature. In the claimed method, the process of removing oxides and the formation of a nitride film occurs in an aqueous solution of hydrazine and monosulfide, which provides a new technical result - the formation of a crystalline monolayer of nitride, a coherent initial surface of a semiconductor crystal and suitable for use as a substrate during epitaxial crystallization.
Заявляемый способ получения нитридной пленки на поверхности полупроводниковых соединений A3B5 осуществляют следующим образом.The inventive method for producing a nitride film on the surface of semiconductor compounds A 3 B 5 is as follows.
Пластину полупроводникового соединения обезжиривают в четыреххлористом углероде и затем последовательно промывают в ацетоне и деионизированной воде. Приготавливают щелочной водный раствор гидразина и водорастворимого моносульфида, преимущественно с концентрацией гидразина 2 - 10 моль/л и моносульфида - 0,05 - 0,15 моль/л. Обезжиренную и промытую пластину полупроводникового соединения погружают в приготовленный раствор при комнатной температуре и выдерживают в нем в течение нескольких минут. Затем пластину вынимают из раствора, многократно промывают водой и высушивают на воздухе. The semiconductor wafer is degreased in carbon tetrachloride and then washed successively with acetone and deionized water. An alkaline aqueous solution of hydrazine and a water-soluble monosulfide is prepared, preferably with a concentration of hydrazine of 2-10 mol / L and monosulfide of 0.05-0.15 mol / L. The defatted and washed plate of the semiconductor compound is immersed in the prepared solution at room temperature and kept there for several minutes. Then the plate is removed from the solution, repeatedly washed with water and dried in air.
Примеры конкретного выполнения способа. По указанной выше процедуре приготавливали щелочные водные растворы гидразина и сульфата натрия Na2S различной концентрации. В приготовленные растворы погружают обрабатываемые кристаллы GaAs и выдерживают при комнатной температуре в течение 10 минут. Для оценки качества полученных нитридных пленок использовали три методики: дифракцию медленных электронов при температуре 400oC; Оже электронную спектрометрию; фотолюминесценцию.Examples of specific performance of the method. In the above procedure, alkaline aqueous solutions of hydrazine and sodium sulfate Na 2 S of various concentrations were prepared. The processed GaAs crystals are immersed in the prepared solutions and kept at room temperature for 10 minutes. Three methods were used to evaluate the quality of the obtained nitride films: diffraction of slow electrons at a temperature of 400 o C; Auger electron spectrometry; photoluminescence.
Сопоставляя данные, полученные этими методиками, составляли заключение о структурном совершенстве и составе адсорбционной пленки. Исходные концентрации компонентов в растворах, а также характеристики качества полученных нитридных пленок приведены в таблице. Comparing the data obtained by these methods, they made a conclusion about the structural perfection and composition of the adsorption film. The initial concentration of the components in the solutions, as well as the quality characteristics of the obtained nitride films are shown in the table.
Как видно из данных, приведенных в таблице, адсорбционные пленки, образующиеся в гидразин-сульфидных щелочных растворах, наиболее полно удовлетворяют условиям сплошности нитридного покрытия и его кристалличности в указанных выше интервалах концентраций компонентов раствора. As can be seen from the data given in the table, adsorption films formed in hydrazine-sulfide alkaline solutions most fully satisfy the conditions of continuity of the nitride coating and its crystallinity in the above ranges of concentrations of the solution components.
Нитридизированные заявляемым способом подложки GaAs (100) были использованы для выращивания эпитаксиальных слоев ZnSe и твердых растворов AlGaAs методом молекулярно-пучковой эпитаксии. Температуры эпитаксии составляли 290 и 570oC соответственно. Благодаря использованию заявляемого способа обработки поверхности подложки стало возможным исключить стадию высокотемпературного предэпитаксиального отжига подложек. Кристаллическое состояние ростовой поверхности подложек контролировали методом дифракции быстрых электронов. Как при выращивании слоев ZnSe, так и при выращивании слоев твердых растворов AlGaAs наблюдали картину дифракции (1 x 1), что свидетельствует об отсутствии обычной для GaAs (100) реконструкции поверхности. На начальном этапе эпитаксии ZnSe (3 - 4 монослоя) формировались множественные трехмерные зародыши, коалесцирующие затем в сплошную эпитаксиальную пленку, растущую по слоевому механизму. Слои, выращенные на подложках, обработанных по заявляемому способу, имеют на два порядка меньшую плотность дефектов упаковки и более чем на порядок меньшую плотность наклонных дислокаций, чем слои ZnSe, выращенные на не обработанных заявляемым способом подложках. В случае выращивания AlGaAs на нитридизированной поверхности подложек, обработанных заявляемым способом, эпитаксиальный рост уже на начальной стадии происходил по слоевому механизму.GaAs (100) substrates nitrided by the claimed method were used to grow molecular-beam epitaxy by means of molecular beam epitaxy for growing ZnSe epitaxial layers and AlGaAs solid solutions. The epitaxy temperatures were 290 and 570 o C, respectively. Through the use of the proposed method for processing the surface of the substrate, it became possible to exclude the stage of high-temperature pre-epitaxial annealing of the substrates. The crystalline state of the growth surface of the substrates was controlled by fast electron diffraction. Both in the growth of ZnSe layers and in the growth of layers of AlGaAs solid solutions, a (1 x 1) diffraction pattern was observed, which indicates the absence of surface reconstruction usual for GaAs (100). At the initial stage of ZnSe epitaxy (3-4 monolayers), multiple three-dimensional nuclei were formed, which then coalesced into a continuous epitaxial film growing according to the layer mechanism. The layers grown on substrates treated by the present method have two orders of magnitude lower density of stacking faults and more than an order of magnitude lower density of inclined dislocations than ZnSe layers grown on non-processed substrates. In the case of growing AlGaAs on the nitridated surface of the substrates treated by the claimed method, epitaxial growth already at the initial stage occurred by the layered mechanism.
Полученные результаты свидетельствуют о том, что обработанные заявляемым способом поверхности GaAs (100) после прогрева в вакууме до 290oC не имеют аморфного покрытия и завершаются слоем когерентно связанных с кристаллом атомов, отличных от атомов Ga или As. Созданные заявляемым способом покрытия обеспечивают возможность эпитаксиального роста пленок соединений A2B6 и A3B5 на исследованных поверхностях.The results obtained indicate that the GaAs (100) surfaces treated by the claimed method after heating in vacuum to 290 ° C do not have an amorphous coating and end with a layer of atoms coherently connected with the crystal, other than Ga or As atoms. Coatings created by the inventive method provide the possibility of epitaxial growth of films of compounds A 2 B 6 and A 3 B 5 on the studied surfaces.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99109487/28A RU2168237C2 (en) | 1999-05-11 | 1999-05-11 | Method for producing nitride film on surfaces of semiconductor compounds |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99109487/28A RU2168237C2 (en) | 1999-05-11 | 1999-05-11 | Method for producing nitride film on surfaces of semiconductor compounds |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU99109487A RU99109487A (en) | 2001-03-27 |
| RU2168237C2 true RU2168237C2 (en) | 2001-05-27 |
Family
ID=20219472
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99109487/28A RU2168237C2 (en) | 1999-05-11 | 1999-05-11 | Method for producing nitride film on surfaces of semiconductor compounds |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2168237C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2368033C1 (en) * | 2008-05-14 | 2009-09-20 | Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН | METHOD FOR PRODUCTION OF NITRIDE FILM ON GaSb SURFACE |
| RU2370854C1 (en) * | 2008-06-16 | 2009-10-20 | Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН | METHOD OF MAKING NITRIDE FILM ON SURFACE OF GaSb BASED HETEROSTRUCTURE |
| US7841016B2 (en) | 2005-05-27 | 2010-11-23 | Ecole Polytechnique | Local injector of spin-polarized electrons with semiconductor tip under light excitation |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0180268A1 (en) * | 1984-10-09 | 1986-05-07 | Laboratoires D'electronique Philips | Process for manufacturing a semiconductor device, including a plasma treatment |
| EP0351505A2 (en) * | 1988-07-20 | 1990-01-24 | International Business Machines Corporation | Method for passivating a compound semiconductor surface |
| RU2008745C1 (en) * | 1991-06-28 | 1994-02-28 | Российский научно-исследовательский институт "Электронстандарт" | Process of production of nitrided oxide layer on substrate of semiconductor material |
| RU2012092C1 (en) * | 1992-03-04 | 1994-04-30 | Институт неорганической химии СО РАН | Method for producing boron nitride layers on semiconductor substrates |
-
1999
- 1999-05-11 RU RU99109487/28A patent/RU2168237C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0180268A1 (en) * | 1984-10-09 | 1986-05-07 | Laboratoires D'electronique Philips | Process for manufacturing a semiconductor device, including a plasma treatment |
| US4645683A (en) * | 1984-10-09 | 1987-02-24 | U.S. Philips Corporation | Method of manufacturing a semiconductor device |
| EP0351505A2 (en) * | 1988-07-20 | 1990-01-24 | International Business Machines Corporation | Method for passivating a compound semiconductor surface |
| RU2008745C1 (en) * | 1991-06-28 | 1994-02-28 | Российский научно-исследовательский институт "Электронстандарт" | Process of production of nitrided oxide layer on substrate of semiconductor material |
| RU2012092C1 (en) * | 1992-03-04 | 1994-04-30 | Институт неорганической химии СО РАН | Method for producing boron nitride layers on semiconductor substrates |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| АНТИПОВ В.Г. и др. Молекулярно-пучковая эпитаксия кубического CaN на подложках GaAs (001) с использованием гидразина. ФТП, т.29, вып. 10, с.1812 - 1821. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7841016B2 (en) | 2005-05-27 | 2010-11-23 | Ecole Polytechnique | Local injector of spin-polarized electrons with semiconductor tip under light excitation |
| RU2368033C1 (en) * | 2008-05-14 | 2009-09-20 | Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН | METHOD FOR PRODUCTION OF NITRIDE FILM ON GaSb SURFACE |
| RU2370854C1 (en) * | 2008-06-16 | 2009-10-20 | Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН | METHOD OF MAKING NITRIDE FILM ON SURFACE OF GaSb BASED HETEROSTRUCTURE |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ueno et al. | Heteroepitaxial growth of layered transition metal dichalcogenides on sulfur‐terminated GaAs {111} surfaces | |
| Grundmann et al. | Low‐temperature metalorganic chemical vapor deposition of InP on Si (001) | |
| WO1988000625A1 (en) | Method of epitaxially growing compound semiconductor materials | |
| Maki et al. | Nitrogen ion behavior on polar surfaces of ZnO single crystals | |
| WO2005112079A1 (en) | Gallium oxide single crystal composite, process for producing the same, and process for producing nitride semiconductor film utilizing gallium oxide single crystal composite | |
| Burlacu et al. | The impact of morphology upon the radiation hardness of ZnO layers | |
| RU2168237C2 (en) | Method for producing nitride film on surfaces of semiconductor compounds | |
| US8822314B2 (en) | Method of growing epitaxial layers on a substrate | |
| CN116666494A (en) | Two-step heteroepitaxial growth gallium oxide film and preparation method thereof | |
| RU2370854C1 (en) | METHOD OF MAKING NITRIDE FILM ON SURFACE OF GaSb BASED HETEROSTRUCTURE | |
| CN119486316A (en) | AlGaN thin film growth method and AlGaN thin film | |
| JPS59215728A (en) | Optical cleaning method of surface of semiconductor | |
| RU2368033C1 (en) | METHOD FOR PRODUCTION OF NITRIDE FILM ON GaSb SURFACE | |
| CN114517288A (en) | A kind of method of forming InN thin film on SiC substrate | |
| CN115323483B (en) | Preparation method of two-dimensional layered transition metal sulfide based on molecular beam epitaxy | |
| CN118422163A (en) | Method for preparing monoatomic layer nitride | |
| KR100372750B1 (en) | Enhancem ent of the surface and bonding characteristics of Aluminum nitride (AlN) thin film | |
| Kasai et al. | Material and device properties of GaAs on sapphire grown by metalorganic chemical vapor deposition | |
| JP3841201B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
| Okumura et al. | Photoemission study on initial stage of GaAs growth on Si | |
| CN100418192C (en) | Preparation method of iron-doped zinc sulfide thin film growth | |
| CN115233309B (en) | Gallium nitride substrate, gallium nitride single crystal layer and manufacturing method thereof | |
| JPH01215014A (en) | Growth of semiconductor crystal | |
| Ohachi et al. | Direct growth of cubic AlN and GaN on Si (001) with plasma‐assisted MBE | |
| CN116254598A (en) | A kind of wafer level epitaxial thin film and preparation method thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20030512 |