Wachstum von OEIC-Schichtstrukturen im System InP InGaAsP mittels metallorganischer Gasphasenepitaxie (MOVPE):
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Düsseldorf
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| adam_text | Titel: Wachstum von OEIC-Schichtstrukturen im System InP/InGaAsP mittels metallorganischer Gasphasenepitaxi
Autor: Eisenbach, Andreas
Jahr: 1997
FORTSCHRITTBERICHTE VM Dipl.-Ing. Andreas Eisenbach, Ann Arbor Wachstum von OEIC- Schichtstrukturen im System InP/InGaAsP mittels metallorganischer Gasphasenepitaxie (MOVPE) Reihe 9: Elektronik Nr. 264
Inhaltsverzeichnis Vorwort III Inhalt V Verzeichnis der Formelzeichen VIII Kurzfassung XII 1 Einleitung I 2 Die MOVPE 5 2.1 Aufbau der Epitaxieanlage............................. 5 2.1.1 Der Reaktor................................. 5 2.1.2 Das Gasmischsystem............................ 7 2.2 Wachstumsmodell im MOVPE-Verfahren..................... 9 2.3 Substratreinigung.................................. 10 3 Wachstum von InGaAs bei T g = 550 °C 11 3.1 Oberflächenqualität................................. 11 3.2 Zusammensetzung.................................. 12 3.3 Homogenität der Zusammensetzung........................ 15 3.4 Kristalline Schichtqualität............................. 17 3.5 Diskussion...................................... 21 4 Die Dotierung von InP und InGaAs 23 4.1 n-Dotierung..................................... 24 4.1.1 Si-Dotierung von InP und InGaAs..................... 25 4.1.2 Sn-Dotierung von InGaAs......................... 30 4.2 p-Dotierung..................................... 39 4.2.1 Zn-Dotierung von InP und InGaAs.................... 40 4.2.2 Zn-AusdifFusion............................... 46 V
4.3 Fe-Dotierung von InP................................ 52 4.4 Diskussion...................................... 56 5 Wachstum auf maskierten und/oder strukturierten Substraten 60 5.1 Strukturierung der Substrate............................ 61 5.1.1 Lift-Off-Verfahren zur Strukturierung der Ti-Atzmaske......... 61 5.1.2 Ätzverfahren zur Grubenätzung...................... 63 5.2 Selektive Epitaxie in Fenstern einer Si0 2 -Maske ................. 66 5.2.1 Oberfläche und Morphologie........................ 67 5.2.2 Schichtdicke und Randwachstum ..................... 69 5.2.3 Zusammensetzung von InGaAs ...................... 71 5.2.4 Diskussion der Ergebnisse......................... 72 5.3 Großflächige Epitaxie auf strukturierten Substraten............... 74 5.3.1 Oberflächenmorphologie.......................... 75 5.3.2 Schichtdicke und Randwachstum ..................... 75 5.3.3 Zusammensetzung von InGaAs(P)..................... 76 5.4 Selektive Epitaxie auf nicht-planarem Substrat.................. 78 5.4.1 Ätzverfahren und Maskenmaterial..................... 79 5.4.2 Maskengeometrie.............................. 82 5.4.3 Strukturierung und Wachstumsparameter ................ 83 5.4.4 Wachstum in der Doppelgrubenstruktur ................. 84 5.4.5 Wachstum an einem Einzelmesa...................... 86 5.4.6 Fehlerquellen bei der Substratstrukturierung............... 93 5.5 Diskussion...................................... 95 6 Wachstum von HBT-Schichtfolgen auf unstrukturierten Substraten 99 6.1 Wachstumsparameter und Charakterisierung................... 99 6.2 Schichtmorphologie................................. 101 6.3 SHBT-Schichtfolgen für OEICs .......................... 101 6.4 DHBT-Schichtfolgen mit TMGa und InGaAs-SC................. 110 6.5 DHBT-Schichtfolgen für OEICs.......................... 116 VI
7 Wachstum von PIN-HBT-Schichtstrukturen 124 7.1 Integrationskonzept für PIN-HBT-OEICs.................... 124 7.2 Wachstum der PIN-Schichtfolgen......................... 125 7.3 Wachstum der HBT-Schichtfolgen......................... 127 7.4 Diskussion...................................... 134 8 Zusammenfassung 139 Anhang 142 A Quellmaterialien und -parameter 142 B Substrat- und Maskenstrukturierung 144 Literaturverzeichnis 149 VII
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