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Wachstum von InP direkt auf Si durch geriffeltes epitaxiales laterales Überwachsen

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Wachstum von InP direkt auf Si durch geriffeltes epitaxiales laterales Überwachsen

2019-05-23

Bei dem Versuch, eine InP-Si-Heterogrenzfläche zu erreichen , wurde eine neue und generische Methode, die Corrugated Epitaxial Lateral Overgrowth (CELOG)-Technik in einem Hydriddampfphasen-Epitaxiereaktor, untersucht. Eine InP-Keimschicht auf Si(0 0 1) wurde in eng beabstandete geätzte Mesastreifen gemustert, wodurch die Si-Oberfläche dazwischen freigelegt wurde. Die Oberfläche mit den Mesastreifen ähnelt einer gewellten Oberfläche. Die Ober- und Seitenwände der Mesastreifen wurden dann mit einer SiO 2 -Maske bedeckt, wonach die Leitungsöffnungen auf den Mesastreifen gemustert wurden. Auf dieser gewellten Oberfläche wurde InP wachsen gelassen. Es wird gezeigt, dass das Wachstum von InP selektiv aus den Öffnungen hervorgeht und nicht auf der freigelegten Siliziumoberfläche, sondern sich allmählich seitlich ausbreitet, um eine direkte Grenzfläche mit dem Silizium zu schaffen, daher der Name CELOG. Wir untersuchen das Wachstumsverhalten anhand von Wachstumsparametern. Das laterale Wachstum wird durch Grenzebenen mit hohem Index von {3 3 1} und {2 1 1} begrenzt. Die atomare Anordnung dieser Ebenen, Es wird gezeigt, dass die kristallographische Orientierungsabhängige Dotierungsaufnahme und die Gasphasenübersättigung das Ausmaß des lateralen Wachstums beeinflussen. Es wird ein Seiten-zu-Vertikal-Wachstumsverhältnis von bis zu 3,6 erreicht. Röntgenbeugungsstudien bestätigen eine wesentliche Verbesserung der Kristallqualität des CELOG InP im Vergleich zur InP-Saatschicht. Transmissionselektronenmikroskopische Studien zeigen die Bildung einer direkten InP-Si-Heterogrenzfläche durch CELOG ohne Fadenversetzungen. Während CELOG nachweislich Versetzungen vermeidet, die aufgrund der großen Gitterfehlanpassung (8 %) zwischen InP und Si entstehen könnten, waren in der Schicht Absteckfehler zu sehen. Diese werden wahrscheinlich durch die Oberflächenrauhigkeit der Si-Oberfläche oder der SiO2-Maske erzeugt, die wiederum eine Folge der anfänglichen Prozessbehandlungen gewesen wäre.


Quelle: IOPscience

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