Etude du triméthylarsenic comme alternative à l'arsine pour l'EPVOM de semi-conducteurs III-V sur substrats InP

Trimethylarsenic as an alternative to arsine for metalorganic vapor phase epitaxy of iii-v semiconductors on inp wafers

• Auteur / Autrice : Christophe Pautet
• Direction : Patrick Abraham
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences. Sciences des matériaux
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Patrick Abraham

Mots clés

Mots clés contrôlés

Semiconducteurs

Phosphure d'indium

Épitaxie

Triméthylarsine

Dépôt en phase vapeur par organométalliques

Résumé

Un probleme majeur de l'epvom reside dans l'utilisation, comme sources d'elements v, de grandes quantites d'hydrures excessivement toxiques stockes sous haute pression. Le trimethylarsenic (tmas) est quant a lui un compose organometallique peu toxique et liquide a temperature ambiante. Apres une revue des utilisations anterieures du tmas pour l'epitaxie de gaas, al#xga#l#-#xas, in#xal#l#-#xas et in#xga#l#-#xas et de l'incorporation du carbone dans ces systemes, ce memoire presente une etude comparative entre le tmas et l'arsine pour la croissance de in#0#,#5#3ga#0#,#4#7as et inas#xp#l#-#x de qualite composants sur substrats inp. Contrairement aux utilisations anterieures du tmas pour l'epitaxie de in#xga#l#-#xas, le triethylgallium a ete choisi comme precurseur du gallium afin de limiter au maximum l'incorporation du carbone. Pour in#0#,#5#3ga#0#,#4#7as, une large gamme de conditions de croissance (pression et temperature de croissance et rapport v/iii) a ete etudiee pour chaque precurseur de l'arsenic. La plus forte stabilite thermique du tmas impose une pression et une temperature de croissance superieures ou egales a 250 mbar et 550c afin d'assurer une morphologie de surface et une qualite cristalline identiques a celles obtenues avec l'arsine. Dans la gamme de temperature de croissance 600-650c, les proprietes electriques (effet hall a 300 et 77 k) et optiques (photoluminescence a 10 k) obtenues avec le tmas sont comparables a celles obtenues avec l'arsine. A plus basse temperature de croissance, une forte degradation des proprietes electriques des couches epitaxiees avec le tmas, probablement due a l'incorporation de carbone, est observee. Dans les meilleures conditions de croissance pour le tmas, la mobilite electronique a 77 k est de 56200 cm#2/vs pour un dopage residuel de 9 10#1#5 cm#-#3 et la largeur a mi-hauteur du pic excitonique est de 3,68 mev. L'effet d'interruptions de croissance sous tmas seul et tmas + purge hydrogene sur la morphologie de surface a egalement ete etudie. La realisation de puits quantiques d'inas#xp#1#-#x dans inp a montre un rapport d'incorporation as/p proche de l'unite pour le systeme tmas/ph#3