34. Легирование кристаллов при выращивании из газовой фазы.

Различают следующие методы легирования:

1.метод жидкостного легирования - источником примеси является разбавленный раствор жидкого соединения этой примеси в жидком источнике основного осажденного вещества. Например : при осаждении Si из паров SiCl₄ легирование кристаллов осуществляют путем введения в чистый SiCl₄ гелогенида (PCl₃),которое в рабочем состоянии является жид. Методом удобен, т.к. фиксированное отношение концентрации С_(пр)/С_{(осн.вещества)} в жидкой фазе, так и в газ. В связи с трудностями точных расчетов концентрация примесей в жид. фазе на практике используют соотношение:

С_пр = (А*Р_пр) / Р_осн

Если примесные соединения очень летучие, то соотношение в течении времени может меняться, → осуществляют подпитку чистым основным компонентом. Если летучесть основного компонента больше летучего компонента, то Т_{конденсир.} испарителя должна быть ˃ Т основного испарителя. Метод является управляемым за счет возможности подпитки, но более надежным является 2-й метод.

2.метод индивидуальных легирующих соединений, который лучше управляются за счет использования отдельного потока с примесным соединением. Поток с заданной концентрацией примесного соединения формируют 2-я методами:

а) путем пропускания транспортного газа через отдельный испаритель с жид. примесным соединением. В качестве легирующего соединения с высокой Т_пл. Если примесное соединение легко-летучее, то транспортированный газ приходится дополнительный растворитель до низкой концентрации легируемого вещества. Уровень легированного кристалла задается потокам транспортированного газа и потоком растворителя.

б) поток формируется путем газообразующей примесных соединений PH₃, AsH₃,мышьяк. Это метод используется в качестве соединения гибрида примеси. Они не загрязняют аппаратуру. Применяют сильно разбавленные готовые соединения газами. Уровень легиро-ия кристалла задается концентрацией паровой смеси и Т кристалла.

3.Метод газоразр-го легирования.

Рассмотрим метод на примере получения легирующих эпитаксиальных слоев. В реактор для вращения слоев Si, через одну из газовых магистралей подают SiCl₄, Н₂, а через др.- прошедший через газообразную камеру. В камере располагаются электроды из материалов III, IV групп. Они должны быть проводящие, высокооднородные и иметь невысокое давление паров при невысоких Т . Используются B₄C, AlB₁₂, LaB₆(получим дырочный тип проводимости).

Управляемые параметры:

1.скорость проникновения газа через газообразующую камеру.

2.расстояние между электродами.

3. мощность, подводимая к электродам, которая определяет тип разряда.

4.Материалы электрода.

Недостатки: загрязнение кристалла побочными примесями, находящихся на электродах; образование включений на кристаллах из-за распыления материала электрода.

Рассмотрим методы применимы при легировании кристаллов выращиваемых методом сублимации в газовой среде. При этом легирующая примесь может вводиться в шихту, либо может помещаться в определенной зоне печи, для обеспечения заданных паров примеси.

Уровень легирования зависит от Т источника, от легирующей примеси, от концентрации и от Т около фронта кристаллизации. Для получения однородно легирующих кристаллов все эти параметры надо поддерживать с высокой степенью точности, т.к. давление паров примеси и вхождение и в кристаллическую решетку является экспоненциальными функциями от Т источника и Т кристалла.