Полупроводниковый материал для свч транзисторов

 

С0е3 СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„970906

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 2975309/26 (22) 20.06.80 (46) 15.06.91. Бюл. Р 22 (71) Московский институт электронной техники (72) Е.Б. Соколов, С.П.Афанасьев, В.К.Прокофьева, А.П.Вевиорский, А.П.Будкевич и А.В. îàîà (3 ) 621 . 315. 592 (088.8) (56) Балагурова Л.А. и др. Биполярная проводимость в полуизолирующем арсениде галлия. Физика и техника полупроводников, 1974, т. 8, вып.8, с. 1616-1619.

Патент СГ!А Р"- 4158851, кл. 357-63, кпь Н 01 1. 29/167, .1979.

Изобретение относится к составу высокоомного полупроводникового материала на основе элементов третьейи пятой группы таблицы Менделеева, предназначенного для изготовления по планарной технологии СВЧ полевого транзистора, интегральной схемы.

Известен полупроводниковый материал на основе арсенида галлия, использующийся в СВЧ микроэлектронике, содержащий примеси хрома и олова ъ виде глубокого акцептора и мелкого донора соответственно. Однако этот материал не обладает стабильностью электрсхЬизических характеристик в интервапе температур, обеспечивающих изготовление приборов СВЧ диапазона из-за конверсии типа проводимости, .обусловленной несвязанными мелкими акцепторными и донорными состояниями.

Известен также полупроводниковый материал на основе арсенида галлия, (51)5 С 30 В 29 42 Н О1 Ь 29/20

2 (54) (S 7) ПОЛУПРОВОДНИКОВ! !!1 МАТЕРИАЛ

ДЛЯ СВЧ ТРАНЗИСТОРОВ на основе арсенида галлия, содержащего примеси хрома и кислорода, в виде глубоких акцептора и донора соответственно, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности электрофизических характеристик,. примеси хрома и кислорода находятся в структурно связанном состоянии при следующем соотношении компонентов, ат/см :

Арсенид галлия 4,42 10

Хром (1-8) . 10

Кислород (1-10) ° 10

18 использующийся в СВЧ микроэлектронике, содержащий раздельно примеси хрома и кислорода в виде глубоких акцептора и донора соответственно в .концентрации (1,0-1,6) ° 10 и (3-6) к 1,0 8 см 3 который получают при раздельном введении газообразного кислорода и металлического хрома.

Во всех случаях получения происходит нагрев галлия и газообразного кислорода в первой зоне с одновременным нагревом мышьяка и примеси хрома . во второй зоне с последующей кристаллизацией соединения.

Однако этот материап не обладает однородностью электроджзических характеристик по всей длине слитка. Это обусловлено содержанием хрома на. уровне предельной растворимости, что приводит к низким значениям подвиж ности носителей, не превышающим

2 10 см /В с, тип проводимости ды970906 рочный или смешанный не обеспечивает его использование как активного компонента — подложки в технологии изго- товления канала СВЧ полевого,транзис5 тора, интегральной схемы методом ионной имплантации. Применение материала ограничивается использованием в качестве пассивного компонента, выполняющег о крис талл огр афин ес кую

Аункцию при создании эпитаксиальных структур с буферным слоем. Кроме того, при изготовлении СВЧ приборов происходит деградация электрофизических свойств материала за счет распада примесных скоплений, обусловленных высоким содержанием хрома, ухудшается структура материала из-за образования малоугловых блоков. Термообработка в интервале 900-1100 К о приводит к перераспределению примесных скоплений, обуславливающих снижение электроАизических параметров.

Комплекс всех этих факторов не позволяет использовать этот материал 25 в качестве активного компонента

СВЧ полупроводникового прибора в технологии изготовления канала полевого транзистора, интегральной схемы методом ионной имплантации.

Целью изобретения является повышение стабильности электрофизических характеристик материала.

Цель достигается тем, что полупроводниковый материал дпя СВЧ транзисторов на основе арсенида галлия содержит примеси хрома и кислорода, которые находяТся в структурно-связанном состоянии и в определенном соотношении . 40

Отличие способа состоит в том, что примеси хрома и кислорода в виде глубоких акцептора и донора соответственно находятся в структурно связан ном состоянии при следующем соотно- 45 ,кении компонентов, ат/смз:

Арсенид галлия 4,42 10

Хром (1-8) tO

16

Кислород (1-10) 10

18

Хром и -кислород вводятся с овместно в виде окиси хрома при компоновке шихты для получения высокоомного арсенида галлия методом Чохральского.

Указанное количество хрома и кислоро — 55 да тождественно весовому проценту окиси хрома, вводимой в шнхту, и составляет О, 02-0,067, по массе от исходного веса арсенида галлия.

Указанное соотношение компонентов обеспечивает получение термостабильного материала электронного типа про- водимости с удельным сопротивлением при 300 К f ° 108 — 1.10 Ом см., подвижностью носителей более 3 10 см /В с.

Использование материала, содержащего примеси хрома и кислорода в структурно связанном состоянии ниже указанных значений, не обеспечивает достижения значений удельного сопротивления (1-10)-10 Ом ° см, однородности электрофизических характеристик по всей длине слитка вследствие нескомпенсированных примесных донорных и акцепторных состояний, приводящих к образованию низкоомных инверсионных слоев на границе раздела подложка — приборный слой. Использованиечматериала, содержащего примеси хрома и кислорода в структурно связанном состоянии выше указанных значений, приводит к образованию примесных скоплений второй фазы, поскольку достигается предельная растворимость примесей. Происходит вырождение монокристаллической структуры полупроводникового материала. Следствием этого является возникновение неоднородностей электроАизических характеристик, образование областей дырочного и смешанного типа проводимости.

Полупроводниковый материал дпя

СВЧ транзисторов, интегральных схем получают следующим образом.

1000 r синтезированного арсенида галлия и 0,25 r окиси хрома, прошедшей вакуумно-термическую обработку при 1300 J(в течение 0,5 ч, помещают в кварцевый тигель установки выращивания монокристаллов арсенида галлия по методу Чохральского. Одновременно в тигель помещают 250 г окиси бора в виде були, папученной при вакуумно-термической обработке.

Камеру установки вакуумируют до

1 10 мм рт.ст., после чего наполняют инертным газом — аргоном до давления 1,0-6,0 атмосАер. Проводят расплавление исходной загрузки. После расплавления осуществляют гомогенизацию расплава в течение одного часа и ориентированный рост на затравку по методу Чохральского при скорости. вытягивания 8-16 мм/ч, скорости вращения тигля и затравки

5-10 об/мин.

970906

После термообработаи при

При- Обратен мер, gl н ° а ермообработни

800 е.108, (1о, -108, Ом см см /8 с см

p (M п

1100 K

Ое и /П

Тип проолимост

Cr г

47 12,3

Э,9 ° 43,3 и-тнп

3 9 11,4 и-тнп

1,6 1953 Смеванннй .

1 ° 2 173,6 Смененный

0,75 16,3 (аеенаннеа1 ,— с3,04

0,03 1,1

0 027 3 7

0,019 11,4

47,4 0,0002

5,1

4,3

3,6

1,88

3%2 ,5,4

9,2

0,0007

4,0 2,8 5,7

8,0 7,6 4,9

10,0 !2 ° 8 3,8

ОЭ 005 24

Саае(Ст Ое)

tt и

СаЛе(Cr 0) (прототип) 0,01

0 05

0,08

0 05

0,02 и-тип

0,013 п-тип

5 > 2 и-тно

0,8 О ° 14 1,8

40 02 08

2, 5 Смеиаиимй

3 8 Р-тил

205ь 5 0,003

339,6 0,64

0i002

0,08

1 ° 54

0 23 е

О,!

0 ° 16

Составитель В, Безбородова

Редактор О. 1()ркова Техред Л.Олейник Корректор Л. Патай

Заказ 2565 Тираж 273 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г..ужгород, ул. Гагарина,!01

Окись хрома, содержащая структурно связанный глубокий донор — кислород и глубоний акцептор — хром в концентрации 2,1"10 7 и 1,1 10 ат/см3 соответственно легирует растущий

)монокристалл, распределяясь в нем в соответствйи с законом распределения приМеси при нормальной направленной кристаллизации. Полученный материал — высокоомный арсенид галлия, 10 содержит примеси хрома и кислорода соответственно в. концентрации

° 2,б 1010 и 5,2 ° 1018ат/см3 в структурно связанном состоянии, обладает

15 электронным типом проводимости, имеет удельное сопротивление 5,4 10 Ом см, подвижность носителей 4,2 ° 103 см2 /В-с.

В таблице представлены сравнительные экспериментальные характеристики электрофизических параметров стехно метрического арсенида галлия, легированного окисью хрома, в- сравнении с известным материалом до и после термообработки в кварцевом реактор( в проточной системе водорода и арсина при соотношении расходов 1,0 и О,б л/мин соответственно в интервале 900-1100 К.

Результаты измерений свидетельствуют об отсутствии деградации свойств материала, содержащего глубокие примеси в структурно связанном состоянии

Использование этого материала. в производстве транзисторов и интег- . ральных схем позволит значительно улучшить параметры СВЧ усилителей, повысить быстродействие интегральных схем, снизить шумовые характеристи ки, расширить диапазон работы приборов.

Полупроводниковый материал для свч транзисторов Полупроводниковый материал для свч транзисторов Полупроводниковый материал для свч транзисторов 

 

Похожие патенты:

Диод // 389732

Изобретение относится к электронной технике, конкретно к технологии материалов, предназначенных для создании приборов и устройств обработки и передачи информации

Изобретение относится к способу и устройству для разделения монокристаллов, а также устройству для юстировки и способу тестирования для определения ориентации монокристалла, предназначенным для осуществления такого способа
Изобретение относится к получению монокристаллических материалов и пленок и может использоваться в технологии полупроводниковых материалов для изготовления солнечных элементов, интегральных схем, твердотельных СВЧ-приборов

Изобретение относится к микроэлектронике, в частности к способам приготовления атомно-гладких поверхностей полупроводников

Изобретение относится к способу получения малодислокационных монокристаллов арсенида галлия и позволяет увеличить однородность распределения дислокаций в объеме монокристалла

Изобретение относится к полупроводниковой технологии и может найти применение при создании приборов оптоэлектроники и нелинейной оптики, в частности для полупроводниковых лазеров и преобразователей частоты

Изобретение относится к способам получения монокристаллов полупроводников и может быть использовано в цветной металлургии и электронной промышленности
Изобретение относится к электронной технике, а именно - к материалам для изготовления полупроводниковых приборов с использованием эпитаксиальных слоев арсенида галлия

Изобретение относится к функциональной микроэлектронике, микрофотоэлектронике, вычислительной технике

Изобретение относится к области изготовления электронных устройств, в частности устройств на основе материалов III-V групп. Способ изготовления устройства на основе материала III-V групп включает этапы, на которых в изолирующем слое на кремниевой подложке формируют канавку, в канавку наносят первый буферный слой на основе материала III-V групп на кремниевую подложку, на первый буферный слой наносят второй буферный слой на основе материала III-V групп, слой канала устройства на основе материала III-V групп наносят на второй буферный слой на основе материала III-V групп. Изобретение обеспечивает интеграцию устройств на основе материалов III-V групп n-типа и p-типа на кремниевой подложке. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 16 ил.

Полупроводниковый материал для свч транзисторов

Наверх