THE DESIGN AND OPTIMISATION OF A LARGE SCALE VPE REACTOR FOR THE GROWTH OF GaAs BY THE HALIDE PROCESS

Résumé
Nous avons été les premiers, en 1965, à présenter la méthode d'épitaxie de GaAs dans le système AsCl₃/Ga/H₂ et depuis, cette méthode est devenue la plus répandue dans le monde entier pour 1'obtention de couches de GaAs pour 1a micro-éléctronique. Pour pourvoir faire croitre des couches sur des grandes surfaces. Nous avons mis au point un réacteur à grande échelle, ou nous avons obtenu des couches sur des substrats de 75 mm de diamètre. Sa conception, basée sur les travaux de 1965 fait appel à de nouveaux montages tels qu'un double barboteur, le dopage en phase gazeuse et un four mobile. Ce nouveau bati est entièrement automatisé et piloté par un microprocesseur. Dans ce papier, nous présentons ce nouveau bati et nous discutons des résultats obtenus, en uniformité en utilisant différents porte-substrats. L'utilisation d'un porte substrat adéquat permet d'obtenir des structures FET avec couche tampon avec des rendements de 80 pourcents ayant une uniformité de 1'épaisseur et du dopage mesurée par C(V) de plus ou moins 10 pourcents. Des mesures de courant de drain et de tension de pincement sur les composants indiquent que l'uniformité est aussi bonne que pour les couches implantees.

Abstract
Epitaxial growth of GaAs by the AsCl₃/Ga/H₂ method was first reported from these laboratories in 1965 and since then it has become the leading world wide method of preparing GaAs for microwave devices. In order to grow on complete substrates, a large scale reactor has been built which has demonstrated successfully its ability to grow epi-layers on 75 mm dia. substrates. Its design is based on the original 1965 work and includes such recent innovations as a double bubbler system, gas phase doping and a roll on-roll off furnace. It is also fully automated using a microprocessor . In this paper, the design of the reactor will be discussed in some detail including uniformity results obtained of layers grown on several designs of substrate holders. Using an optimised substrate holder, buffered FET layer yields of 80% have been achieved with uniformity of both thickness and doping level, as measured by C-V profiling, of better than ± 10%. Device results will be presented which indicate that the uniformity, as measured by drain current and pinch-off voltage, is comparable to ion-implanted layers.