1. Contrôle du dopage dans la croissance épitaxiale d'arséniure de gallium
- Author
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J.P. Chané, E. Fabre, and A. Boucher
- Subjects
010308 nuclear & particles physics ,epitaxial growth ,crystal growth ,GaAs ,01 natural sciences ,concentration profile ,gallium arsenide ,[PHYS.HIST]Physics [physics]/Physics archives ,0103 physical sciences ,III V semiconductors ,ion implantation ,010306 general physics ,doping control ,doping by back diffusion - Abstract
In this paper we shall give our last results on the setting of the doping level and the concentration profile of vapor grown Gallium Arsenide epitaxial layers. An operating process of doping by back-diffusion and our methods of characterization are given. REVUE DE PHYSIQUE APPLIQUEE TOME 6, MARS 1971, PAGE Les exigences actuelles de puissance et de fiabilite de dispositifs hyperfrequences realises a partir de couches epitaxiales d’arseniure de Gallium, imposent de la part du materiau des caracteristiques ameliorees concernant en particulier sa mobilite, son niveau et son profil de dopage. L’optimalisation de ces caracteristiques sous-entend un effort important, visant a maitriser les conditions de croissance et de dopage ; on parvient alors a un niveau constant dans la qualite du materiau. Nous donnerons dans cet article nos resultats recemment acquis dans ce domaine. 1. Procedes de dopage. La methode de croissance epitaxiale que nous avons utilisee est basee sur le transport du gallium en phase vapeur par le trichlorure d’arsenic [1] [2]. L’equilibre qui s’etablit alors entre les differents constituants gazeux au niveau de la source de gallium (portee a une temperature de 850 OC) se trouve deplace dans le sens favorable a la formation d’arseniure de gallium, lorsque les gaz entraines par l’hydrogene vecteur arrivent au voisinage des substrats places a 750 OC [3]. Le dopage de la couche deposee a lieu lorsqu’une faible pression partielle du dopant est assuree dans le flux gazeux responsable du transport. Jusqu’a present deux moyens permettaient d’obtenir ce resultat. Le premier, utilise pour le dopage au soufre, consiste a mettre en parallele avec le circuit de croissance, un second circuit amenant des vapeurs dopantes en tres faible concentration. Cette operation est delicate car il est difficile d’assurer une pression partielle a la fois faible et bien controlee. Le second moyen consiste a introduire dans la source de Gallium un dopant metallique (par exemple une quantite connue d’etain). Enfin, nous venons de mettre au point un troisieme procede, utilisant le phenomene de la retro diffusion gazeuse [4]. PRINCIPE DE DOPAGE PAR RETRODIFFUSION. Si en des points A et B d’une enceinte (Fig. 1) arrivent FiG. 1. Schema de principe du dopage par retrodiffusion gazeuse. simultanement des gaz X et Y dans le sens 1, il se produit une retrodiffusion dans le sens 2 d’une fraction du gaz X vers le point B. Cette retrodiffusion est fonction du rapport des debits des gaz X et Y. En placant alors entre A et B un element dopant susceptible de reagir avec le gaz retrodiffusant (sans reagir avec le gaz vecteur Y) on constate l’attaque du dopant et sa presence dans le flux gazeux s’ecoulant selon le sens 1. Le dopage qui en resulte est alors fonction de la retrodiffusion, elle-meme fonction exponentielle de la position du dopant dans le reacteur ; ce qui permet un bon controle, notamment pour les tres grandes dilutions. Pour obtenir une valeur determinee du niveau de dopage, il suffit alors de regler le debit du gaz vecteur Y, tout en maintenant constant de debit du gaz X. Cependant, l’application de ce phenomene au controle du dopage exige que la tension de vapeur du dopant soit negligeable a la temperature de l’enceinte (afin que le transport du dopant resulte uniquement de l’attaque chimique par le gaz X retrodiffuse). Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/rphysap:01971006010500
- Published
- 1971