Способ термообработки монокристаллов фосфида галлия
Изобретение относится к технологии полупроводниковых соединений, может использоваться в производстве сптоэлектронных приборов и интегральных схем, обеспечивает улучшение структурного совершенства кристалла Способ включает нагрев монокристалла до 750-800°С в атмосфере инертного газа при давлении 3- 15 атм, выдержку 60-120 мин, охлаждение и при 200-300°С снижение давления до атмосферного со скоростью 0,3-3,0 атм/мин. Монокристаллы после термообработки имеют плотность дислокаций не более п4 -2 510 см , плотность S-ямок травления не более 5 -105 . 1 табл
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (si)s С 30 В 33/02, 29/44
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4723152/26 (22) 24.07.89 (46) 07,10.91. Бюл. М 37 (71) Научно-исследовательский институт материаловедения А.Ю.Малинина (72) lO.А,Окунев, Н,И.Блецкан, В.Г.Елсаков, В,А.Антонов и И.М.Искорнев (53) 621.315.592(088,8) (56) Nishizawa. Jun-ichi et al. Heat treatment
of gallium phosphide. — Solid State Communs, 1974, 14, М 10, 889-892. (54) СПОСОБ ТЕРМООБРАБОТКИ МОНОКРИСТАЛЛОВ ФОСФИДА ГАЛЛИЯ
Изобретение относится к технологии получения монокристаллов полупроводниковых соединений!.- В и может быть использовано в производстве оптоэлектронных приборов и интегральных схем, Цель изобретения — улучшение структурного совершенства кристаллов.
Пример 1. Монокристаллы фосфида галлия, подлежащие термообработке, помещают в кварцевый тигель диаметром
152 мм, который устанавливают в повторяющую его форму графитовую подставку. Тигель с подставкой устанавливают в тепловое устройство установки "Полюс". Общая масса кристаллов, помещаемых в тигель для отжига, 2,0 — 2,5 кг (1 — 4 м/К).
Камеру герметизируют и создают противодавление инертного газа 5 атм. В процессе нагрева давление возрастает до
10 атм, Нагревают монокристаллы до 780 С в течение 120 мин, после чего выдерживают монокристаллы в течение 90 мин. Понижают, Ы,, 1682416 А1 (57) Изобретение относится к технологии полупроводниковых соединений, может использоваться в производстве оптоэлектронных приборов и интегральных схем, обеспечивает улучшение структурного совершенства кристалла, Способ включает нагрев монокристалла до 750 — 800 С в атмосфере инертного газа при давлении 3—
15 атм, выдержку 60 — 120 мин, охлаждение и при 200 — 300 С снижение давления до атмосферного со скоростью 0,3-3,0 атм/мин.
Монокристаллы после термообработки имеют плотность дислокаций не более
5 10 см, плотность S-ямок травления не более 5 10 см . 1 табл.
-г температуру монокристаллов до 250 С в течение 180 мин, а затем понижают давление азота до атмосферного со скоростью 1 атм/мин открытием и регулировкой вентиля сброса газа из камеры, далее нагрев отключают, и дальнейшее охлаждение до комнатной температуры идет произвольно.
Датчиком температуры является термопара типа ТХА, слой которой помещают в центре тигля, непосредственно в зоне расположения монокристаллов у их поверхностей.
Кристаллы извлекают из камеры. Сверху и снизу каждого монокристалла отрезают по три пластины для исследования электрофизических свойств монокристаллов, после чего монокристаллы поступают на операцию резки на пластины для последующего изготовления из них подложек для эпитаксиального наращивания, До отжига плотность дислокаций в кристаллах оставляет на верхнемторце(1,2-1,5).10 см, на нижнем
1682416
Формула изобретения
Способ термообработки монокристаллов фосфида галлия, включающий их нагрев в атмосфере газа, выдержку и последующее охлаждение, от л и ч а ю щи и с я тем, что, с целью улучшения структурного совершенства кристаллов, нагрев ведут до 750--800 С в атмосфере инертного газа при его давлении 3-15 атм, выдерживают в течение 60120 мин, охлаждают и при 200 — 300 С начинают снижать давление до атмосферого со скоростью 0,3 — 3,0 атм/мин.
Выход годных пластин из монокриствллов диаметром 50 мм, длиной 80 нм, I
Темь Гяту Cl<лрасr) ра Ia л)л) горле.)
СбРОС,< Л )НЛ I I l< даялення ати/ н<н
Времл нынерк;<и, мни
Характеристика структуры «ристаллон
<1<)r))e откпге
Температура откига, C данна) Опыт Плотность лнслокл— ннй, см -А Пло) <ость S амок см Верх П))з аерк Ннз Пред лага е нт<л 5 10 92,0 ь 2 IC 3 10 5 1(! 1 !(2 .!С 5 10 25Г 90 780 8 .10) 10 750 10 С1 6-10 9014 5 10 91,6 ),. IСЬ 2 .IС< 8010. >П 10 )П 3 10 3 IГ 6 1C 2 !(8 )Г! С лЬ ГЬ 3 1(5.1c. 7ОО 6 10 аа,а 6 10 92,3 5 10 91,9 8 !О 62,1 -10 68,3 8 10 58,4 1 10 52 2 1 10 54,1 3(. Ï 2 IС (. ir> 2 IС >IC 3 1С 5 <С< 6 !Гь ))10) 1 1(. 1 IГ 6 IГ 780 "50 10 с, 25П 7 10 725 П. 5 (90 1,0 Г! Г 2.!С 78(7 I3 )П 5 10 5 10 6 )Г 780! 8 10" 56,4 10 54,8 1.10 52,3 1 10 49,6 1.10 50,6 R 1C а !С" 1 10 1, iC а Iс 0 780 Г 1 I) )80 9) 13 ) !C ,< 780 6.!01 51 IC 5 10 1 1(! с 7 )t ) 7 780 S0! п Извести))3 ! 1©< 21) ) 1 ° 1 ) 1200 )СОО Составитель Г. Лебедева Техред Л,Чоргентал Корректор С. Черни Редактор Н, Гуньке Заказ 3384 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета ио изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Моск()а, Ж-35, Раушская наб„4/5 Производственно-издательскии комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 (3 — 3,5) 10 см, плотность S-ямок 10— 5 -2 б 10 см При определении выхода годных пластин из монокристаллов, подвергнутых термообработке и без нее, используют 5 монокристаллы одинакового диаметра 60 и 76 мм и длины 80 мм. При отсутствии термообработки выход годных пластин 463,3 „после термообработки 92,6 ф„при термообработке по изве- 10 стному способу 62,47. Результаты экспериментов приведены в таблице. Величины остаточных термонапряже,,е< 1„ ний и плотности дислокаций снижаются 15 благодаря обеспечению благоприятных условий равномерного охлаждения внутренних и наружных частей монокристалла, особенно, когда материал еще пластичен. 20 Плотность S-ямок травления понижается из-за предотвращения распада твердых растворов легирующих и фоновых : ÄI месей при повышенно!й температуре. Предлагаемый способ термообработки монокристаллов фосфида галлия по сравнению с известным способом позволяет уменьшить в 1,5-2 раза плотность дислокаций и на порядок плотность S-ямоктравления, снизить величины остаточных термонапряжений и на атой основе увеличить выход годных пластин при резке монокристалла, обеспечить зкономию дорогостоящих исходных элементов, применяемых для предотвращения диссоциации фосфида галлия в процессе отжига.
