Движение капель металла при высокотемпературных отжигах полупроводников III-V (Монте Карло моделирование) / Шварц Н.Л., Спирина А.А

Abstract

С помощью Монте-Карло моделирования изучено формирование и движение капель Ga и In в процессе ленгмюровского испарения подложек полупроводников AIIIBV с ориентациями поверхности (111)A и (111)B. На подложках (111)A металлические капли формируются около ступеней вицинальных поверхностей, а на (111)В – случайным образом по всей поверхности подложки. Экспериментально было показано, что капли металла движутся по поверхности подложек при высокотемпературных отжигах [1-4]. Нами предложен механизм движения капель на начальных стадиях отжига. Причиной движения капель является травление боковых фасеток границы раздела капля-подложка жидким металлом. При зарождении капли образуются нижняя и боковая границы раздела капля-кристалл. Латеральная граница раздела состоит из 6 фасеток с ориентациями <111>: трех (111)A и трех (111)B. Было показано, что поверхность (111)A травится жидким металлом интенсивнее, чем (111)B. Капли металла движутся по поверхности в направлениях <110> (независимо от ориентации поверхности). Направление движения капель определяется анизотропией скоростей травления и максимальной шероховатостью латеральных {111} фасеток. Более шероховатые поверхности травятся быстрее. Получены температурные зависимости скорости движения капель Ga и In. При температурах близких к температуре конгруэнтного испарения капли движутся быстрее по подложкам (111)A, а при более высоких температурах – по подложкам (111)B. Причиной уменьшения скорости движения по поверхностям (111)A при высокой температуре является заглубление капли в подложку за счет увеличения скорости травления с ростом температуры. Капли металла влияют на движение ступеней в процессе испарения. При низких температурах скорость движения капель выше, чем скорость движения ступеней. При высоких температурах наоборот, и капля тормозит движение прилегающей к ней части ступени. Замедление движения ступени около капли может приводить к эшелонированию ступеней.