Wybrane problemy materiałowe w przemyśle elektronicznym: wpływ grubości warstwy epitaksjalnej InAs na podłożu GaAs <100> na jej jakość krystaliczną i półprzewodnikową : miniaturyzacja w technologii krzemowej

• Autorzy: Wolkenberg A. , Przesławski T. , Regiński K. , Bąk-Misiuk J. , Kaniewski J.

Warianty tytułu

EN

Selected material topics in the semiconductor electronic industry: influence of the epitaxial thickness of InAs and GaAs <100> substrates on their crystallographic and semiconductor quality : miniaturization of silicon technology

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem pracy jest przedstawienie wybranych problemów materiałowych przemysłu elektronicznego związanych z wykorzystywaniem bardzo cienkich monokrystalicznych warstw półprzewodnikowych (InAs) i ogromnego w ostatnich latach zmniejszenia rozmiarów struktur półprzewodnikowych (tranzystorów, pamięci) wykonywanych w technologii krzemowej. Omówiono właściwości krystalograficzne i elektroniczne warstw epitaksjalnych InAs osadzanych przy pomocy metody MBE na podłożach z GaAs <100>, zaproponowano model dwuwarstwowy dla cienkich warstw InAs pozwalający obliczać FWHM i koncentrację nośników w nie domieszkowanym materiale w funkcji grubości. Przeprowadzono analizę własnych wyników i danych literaturowych. Zwrócono uwagę na zmniejszenie wymiarów geometrycznych struktur w technologii krzemowej podstawowej dla bieżących konstrukcji mikroukładów pamięciowych i procesorowych.

EN

The aim of paper was to present some problems in materials engineering connected with miniaturization of geometric dimensions of electronic structures. The examples are taken from InAs epitaxial layers and silicon technology. There are described crystallographic and electronic properties of InAs epitaxial layers deposited on insulating GaAs <100> wafers by MBE method after our results and from literature. It is proposed a novel two layer model after Petritz which allow to calculate crystalline (FWHM) and electronic (concentration, mobility) properties of any one undoped InAs layer with any one thickness. It was performed a comparative analysis of our results and those from literature. There is described the surprising decrease of semiconductor structures dimensions on silicon during last years. The problem was demonstrated on DRAM memories increase and transistors decrease as the components of microprocessor chips. Further development is concerned to silicon dioxide quality in very thin layers 1.2 nm thick.

Słowa kluczowe

PL

przemysł elektroniczny; warstwa epitaksjalna; warstwa półprzewodnikowa; warstwa epitaksjalna InAs; podłoże GaAs; grubość warstwy; jakość krystalograficzna; jakość półprzewodnikowa; miniaturyzacja; technologia krzemowa

EN

semiconductor electronic industry; epitaxial thickness; InAs epitaxial layers; GaAs wafers; crystallographic quality; semiconductor quality; miniaturization; silicon technology

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2000
• Tom: R. XXI, nr 4
• Strony: 137--141
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys.

Twórcy

autor

Wolkenberg A.

• Instytut Inżynierii Materiałowej Politechniki Częstochowskiej i Instytut Technologii Elektronowej w Warszawie

autor

Przesławski T.

• Instytut Technologii Elektronowej w Warszawie

autor

Regiński K.

• Instytut Technologii Elektronowej w Warszawie

autor

Bąk-Misiuk J.

• Instytut Fizyki PAN w Warszawie

autor

Kaniewski J.

• Instytut Technologii Elektronowej w Warszawie

• Politechnika Częstochowska, Instytut Inżynierii Materiałowej

Bibliografia

• [1] Westwood I., Wolf D. A., Williams R. H.: Growth of InxGai-xAs on GaAs (001) by Molecular Beam Epitaxy. J. Cryst. Growth, 98 782 (1989)
• [2] Hooper S. E., Westwood D. I., Wolf D.A., Heghoyan S. S., Williams R. H. The molecular beam epitaxial growth of InAs on GaAs (111) B - and (100) - oriented substrates: a comparative growth study Semicond. Sci. Technol., 8 1069 (1993)
• [3] Przesławski T., Wolkenberg A., Regiński K., Kaniewski J., Bąk-Misiuk J., Growth and transport properties of relaxed epilayers of InAs on GaAs. 3rd International Workshop on Molecular Beam Epitaxy Growth Physics and Technology, Warsaw, Poland, May 23-28
• [4] Grange J. D., Parker E. H. C., King R. M.: Relationship of MBE growth parameters with the electrical properties of thin (100) InAs epilayers. J. Phys. D: Appl, Phys., 12 1601 (1979)
• [5] Fawcett P. N.: Interface structure of InAs grown on GaAs (001) surfaces by molecular beam epitaxy. J. Crystal Growth, 116 81 (1992)
• [6] Petritzn R. L.: Theory of an Experiment for Measuring the Mobility and Density of Carriers in the Space-Charge Region of a Semiconductor Surface. Phys. Rev., 110 1254 (1958)
• [7] Fujita S., Nakaoka Y., Vemura T., Tabuchi M., Noda S., Takeda Y., Sasaki A.: RHEED and X-ray Characterization of InGaAs/GaAs Grown by MBE. J. Cryst. Growth, 95 224 (1989)
• [8] Okamoto K., Hananoki R., Sakiyama K.: InGaAs Epilayers of High In Composition Grown on GaAs Substrates by Molecular Beam Epitaxy. Japan J. Appl. Phys., 33 28 (1994)
• [9] Kalem S.: Molecular-beam epitaxial growth and transport properties of InAs epilayers. J. Appl. Phys., 66 3097 (1989)
• [10] Wang P. D., Holmes S. N., Le T., Stradling R, A, Ferguson J.T., Oliveira A.G.: Electrical and magneto-optical studies of MBE InAs on GaAs. Semicon. Sci. Technol., 7 767 (1992)
• [11] Yano M., Nogami M.. Matsushino Y., Kumata M.: Molecular Beam Epitaxial Growth of InAs. Japan J. Appl. Phys., 16 2131 (1977)
• [12] Meggitt B.T., Parker E. H. C, King R. M.: Thin InAs epitaxial layers grown on (100) GaAs substrates by molecular beam deposition. Appl. Phys. Lett., 33 528 (1978)
• [13] Kubiak R. A. A., Parker E. H. C., Newstead S.: The Morphology and Electrical Properties of Heteroepitaxial InAs Prepared by MBE. Appl. Phys., A35 61 (1984)
• [14] Holmes S., Stradling R. A., Wang P. D., Droopad R., Parker S. D., Williams R. L.: Magnetooptical and transport studies of ultra-high mobility films of InAs grown on GaAs by molecular beam epitaxy. Semicon. Sci. Technol., 4 303 (1989)
• [15] Baliga B. J., Ghandhi S. K.: Growth and properties of heteroepitaxial GaInAs on GaAs substrates using trimethylgallium, triethylindium and arsine. J. Electrochem. Soc., 122 683 (1975)
• [16] Cronin G. R., Conrad R. W., Borrello S. R.: Epitaxial InAs on semi-insulating GaAs substrates. J. Electrochem. Soc., 113 1336 (1966)
• [17] Godinho N., Brunnschweiler A.: Epitaxial Indium Arsenide by vacuum evaporation. Solid State Electronics, 13 47 (1970)
• [18] Kobus A.: Systemy na krzemie. Elektronik, nr. 8, str. 1, (1999)
• [19] Opila R.L.: Dielectric Science and Technology. Interface, 8 19 (1999)