Особливості використання методу скануючої рідиннофазової епітаксії для вирощування товстих епітаксійних шарів

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorЦибуленко, Вадим Володимирович
dc.contributor.authorШутов, Станіслав Вікторович
dc.contributor.authorБоскін, Олег Осипович
dc.date.accessioned2021-04-06T11:57:45Z
dc.date.available2021-04-06T11:57:45Z
dc.date.issued2020
dc.description.abstractenBackground. Growing of both thin and thick epitaxial layers is an essential part of semiconductor device technology. Liquid phase epitaxy is among well-known technological methods. There are pulse methods of liquid phase epitaxy specially developed for obtaining thin epitaxial layers. Their adaptation or modification for obtaining thick epitaxial layers is an actual issue. Objective. This work deals with the possibility of obtaining of thick epitaxial layers by extending the capabilities of scanning liquid phase epitaxy technique which also relates to pulse liquid phase growing methods. Methods. In this work we considered the influence of extra heating of the substrate on the growth of epitaxial layers when using scanning liquid phase epitaxy technique. For this purpose we carried out modelling of heat- and mass transport processes in the apparatus of scanning liquid phase epitaxy in conditions of extra heating of the substrate. To experimentally approve the validity of the model proposed we carried out the growing of Ge epitaxial layer on GaAs substrate in the above mentioned conditions. Results. The modelling showed that if the substrate was in contact with the solution-melt more than 1 second in conditions of substrate extra heating in scanning liquid phase epitaxy method, a segment of epitaxial layer dissolution appeared in plots of the grown epitaxial layer thickness against the growth time. The crystallization front temperature was lower than the initial solution-melt temperature in this case. We showed that it was connected with the magnitude of initial cooling/heating of the substrate heater. The modelling also showed that the epitaxial layer growth occurred in kind of a temperature gradient due to the extra substrate heating. Thus in a few seconds there took place the growth in the time-constant temperature gradient. Using the extra substrate heating we obtained epitaxial Ge layer on GaAs substrate from Ga-Ge solution-melt. The growth time was 60 sec. The layer thickness determined by spherical slice technique was 12.6 um. Conclusions. In this work we showed that using extra heating of the substrate’s back side there appeared the conditions for growing of thick epitaxial layers by scanning liquid phase epitaxy technique in case when the substrate temperature was lower than the solution-melt temperature. Here the growth of thick epitaxial layers took place in the condition of temperature gradient at crystallization front.uk
dc.description.abstractruПроблематика. Выращивание как тонких, так и толстых эпитаксиальных слоев является неотъемлемой частью технологии полупроводниковых приборов. К известным технологическим методам принадлежат методы жидкофазной эпитаксии, среди которых – импульсные методы, разработанные специально для получения именно тонких эпитаксиальных слоев. Адаптация или модернизация последних для получения еще и толстых эпитаксиальных слоев является актуальной задачей. Цель исследования. Работа посвящена расширению возможностей метода сканирующей жидкофазной эпитаксии, который тоже можно отнести к импульсным методам выращивания из жидкой фазы, а именно возможности выращивания толстых эпитаксиальных слоев. Методика реализации. Рассмотрено влияние дополнительного подогрева подложки в методе сканирующей жидкофазной эпитаксии на рост эпитаксиальных слоев. Для этого проведено моделирование процессов тепло- и массопереноса в установке сканирующей жидкофазной эпитаксии в условиях дополнительного подогрева подложки. Для экспериментального подтверждения работоспособности предложенной модели было проведено выращивание эпитаксиального слоя Ge на подложке GaAs в указанных условиях. Результаты исследования. Моделирование показало, что если подложка контактирует с раствором-расплавом больше 1 с в условиях дополнительного подогрева подложки в методе сканирующей жидкофазной эпитаксии, то на графике зависимости толщины выращенного эпитаксиального слоя от времени выращивания появляется отрезок растворения эпитаксиального слоя. При этом температура на фронте кристаллизации меньше начальной температуры раствора-расплава. Показано, что это связано с величиной начального охлаждения/нагрева нагревателя подложки. Также моделирование показало, что благодаря дополнительному подогреву подложки рост эпитаксиального слоя происходит как бы в градиенте температуры. Причем уже за считанные секунды происходит рост в постоянном во времени градиенте температуры. Путем применения дополнительного подогрева подложки получен эпитаксиальный слой Ge на подложке GaAs из Ga-Ge-раствора-расплава. Время выращивания составляло 60 с. Методом шар-шлифа определена толщина слоя, которая составила 12,6 мкм. Выводы. Показано, что при помощи дополнительного подогрева подложки с ее тыльной стороны, при условии, что подложка будет иметь температуру ниже температуры раствора-расплава, создаются условия для выращивания толстых эпитаксиальных слоев в методе сканирующей жидкофазной эпитаксии. При этом рост толстых эпитаксиальных слоев происходит в условиях градиента температуры на фронте кристаллизации.uk
dc.description.abstractukПроблематика. Вирощування як тонких, так і товстих епітаксійних шарів є невід’ємною частиною технології напівпровідникових приладів. До відомих технологічних методів належать методи рідиннофазової епітаксії, серед яких – імпульсні методи, розроблені спеціально для отримання саме тонких епітаксійних шарів. Пристосування або модернізація останніх для отримання ще й товстих епітаксійних шарів є актуальною задачею. Мета дослідження. Робота присвячена розширенню можливостей методу скануючої рідиннофазової епітаксії, який теж можна віднести до імпульсних методів вирощування з рідинної фази, а саме можливості вирощування товстих епітаксійних шарів. Методика реалізації. Розглянуто вплив додаткового підігріву підкладки в методі скануючої рідиннофазової епітаксії на ріст епітаксійних шарів. Для цього проведено моделювання процесів тепло- та масопереносу в установці скануючої рідиннофазової епітаксії в умовах додаткового підігріву підкладки. Для експериментального підтвердження працездатності запропонованої моделі було проведено вирощування епітаксійного шару Ge на підкладці GaAs у зазначених умовах. Результати дослідження. Моделювання показало, що якщо підкладка контактує з розчином-розплавом більше 1 с в умовах додаткового підігріву підкладки в методі скануючої рідиннофазової епітаксії, то на графіку залежності товщини вирощеного епітаксійного шару від часу вирощування з’являється ділянка розчинення епітаксійного шару. При цьому температура на фронті кристалізації менша за початкову температуру розчину-розплаву. Показано, що це пов’язано з величиною початкового охолодження/нагріву нагрівача підкладки. Також моделювання показало, що завдяки додатковому підігріву підкладки ріст епітаксійного шару відбувається мовби в градієнті температури. Причому вже за лічені секунди відбувається ріст у сталому в часі градієнті температури. З використанням додаткового підігріву підкладки отримано епітаксійний шар Ge на підкладці GaAs з Ga-Ge-розчину-розплаву. Час вирощування становив 60 с. Методом шар-шліфу визначено товщину шару, яка становила 12,6 мкм. Висновки. Показано, шо за допомогою додаткового підігріву підкладки з її тильної сторони, за умови, що підкладка буде мати температуру нижче температури розчину-розплаву, створюються умови для вирощування товстих епітаксійних шарів у методі скануючої рідиннофазової епітаксії. При цьому ріст товстих епітаксійних шарів відбувається в умовах градієнта температури на фронті кристалізації.uk
dc.format.pagerangeС. 58-64uk
dc.identifier.citationЦибуленко, В. В. Особливості використання методу скануючої рідиннофазової епітаксії для вирощування товстих епітаксійних шарів / В. В. Цибуленко, С. В. Шутов, О. О. Боскін // Наукові вісті КПІ : міжнародний науково-технічний журнал. – 2020. – № 3(130). – С. 58–64. – Бібліогр.: 14 назв.uk
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/kpi-sn.2020.3.197877
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/40448
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.relation.ispartofНаукові вісті КПІ : міжнародний науково-технічний журнал, 2020, № 3(130)uk
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/uk
dc.subjectскануюча рідиннофазова епітаксіяuk
dc.subjectсила Ампераuk
dc.subjectріст у градієнті температуриuk
dc.subjectscanning liquid phase epitaxyuk
dc.subjectAmpere forceuk
dc.subjecttemperature gradient growthuk
dc.subjectсканирующая жидкофазная эпитаксияuk
dc.subjectрост в градиенте температурыuk
dc.subject.udc621.3/548.25/548.5/67.02/67.05uk
dc.titleОсобливості використання методу скануючої рідиннофазової епітаксії для вирощування товстих епітаксійних шарівuk
dc.title.alternativeThe Features of Scanning Liquid Phase Epitaxy Technique as Applied to Thick Epitaxial Layers Growthuk
dc.title.alternativeОсобенности применения мотода сканирующей жидкофазной эпитаксии для выращивания толстых эпитаксиальных слоевuk
dc.typeArticleuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
NVKPI2020-3_07.pdf
Розмір:
531.05 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.01 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Наукові вісті КПІ: міжнародний науково-технічний журнал, № 3(130)