Способ получения эпитаксиальных слоев элементарных веществ и химических соединений

 

2О4088

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

%:-:,...

Ъ . — т--"« тз " т; щам 7 !

1@тентн

6 .,:;;,,-,;.Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 27.VI I.1965 (Л" 1025353/26-25) Кл. 48Ь, !3/12

48b, 15/00 с присоединением заявок ¹ 1078023/26-25 и

1078024/26-25

Приоритет 27.Ч11.1965 r.

МПК С 23с

С 23с

УДК 621.315.592.9:

: 548.25 (088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Оп .бликовано 09.Х.1967. Бюллетень № 21

Дата опубликования описания 11.XII.19á7

Автор изобретения

|О. Д. Чистяков

Заявитель

Московский ордена Трудового Красного Знамени институт стали и сплавов

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ СЛОЕВ

ЭЛЕМЕНТАРНЪ|Х ВЕЩЕСТВ И ХИМИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

Данное изобретение относится к области создания эпитаксиалыных слоев íà монокристалличгских псдложках.

Наиболее распростра нанный способ для выращивания слоев кремния, германия и некоторых полупроводниковых веществ — это восстановление элемента или синтез соединения в паро-газовой смеси (например, SiCI<+ Но или др.) при различных температурах процесса. Кроме того, можно получать ориентированные нарастания пз молекулярных и ионных пучков при конденсации из пара в вакууме, а также различными спссобами из жидкой и твердой фазы.

При нарастании автоэг,итаксиальных слоев (АЭС) кремния, германия и других полупроводнико в, структурно и геометрически совершенные АЭС с равномерным распределением свойств и состава на больших площадях получаются только по механизму пар — жидкость — АЭС.

Предлагаемый способ предусматривает спе. циальное создание жидкого слоя путем предварителыного нанесения элемента (Ар, А1, Аи и др.), образующего с подложкой легкоплавкую жидкую фазу:при обогащении которой, в соответствии с диаграммой фазового равновесия эвтектического типа, происходит рост АЭС в интервале температур 0,7 — 0,95 от температуры .плавления подложки. Кроме того, при получении АЭС тонкий слой жидкой фазы может образоваться за счет взаимодействия кремния (германия и др.) с кислородом, содержащимся в газообразной фазе в соот5 ветствии с диаграммой фазового равновесия

Si — 0 — Э,— 3, где 3< — элемент, легирующий подложку, à 3а — элемент, поступающий вместе с кремнием для управляемого легирования,растущего АЭС в интервале температур 0,7 — 0,95 от температуры плавления подложек, но не ниже температуры двойной или тройной эвтектики. Так при получении АЭС

Si "., открытом процессе из паро-газовой смеси

SiC1<+H+AsC1> на поверхности .кремния образуется тонкий слой жидкой фазы в соответ. ствии с диаграммой Si — 0 — As, из которого происходит рост A3CSiÄ, легированного мышьяком.

По предложенному способу возможно осушествить комбинированные варианты получения эпитаксиалыных слоев (ГЭС вЂ” АЭС), при реализации которых конденсацией из пара .в вакууме вначале получают гетероэпитаксиальный слой металла на полупроводнике и его последующим вплавлением добиваются создания равномерного тонкого слоя жидкой фазы, из которои происходит процесс автоэпитаксии полупроводника, легированного заданной примесью (получение электронно30 дырочного р-n, n-p — пепехода) с образоча204088

П|редмет изобретения

Составитель О. Федюнина

Редактор А. Шиллер Текред А. А. Камышникова Корректоры: О. Б. Тюрина и С. Ф. Гоптаренко

Заказ 3832/8 Тираж 535 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д, 4

Типография, пр. Сапунова, 2 нием на поверхности металлического слоя, обеспечивающего омический контакт. Причем без предварительного получения гетероэпитаксиального слоя металла на подложке полупроводника не возможно получение равномерного слоя жидкой фазы.

Нанесвние гетероэпитаксиального слоя (для способа ГЭС вЂ” АЭС) на полупроводник можег быть произведено только в системах эвтектического типа и в интервале температур 0,7—

0,95 от температуры (К) плавления эвтектики, которая может быть определена из анализа диаграмм состояния материала подложки г добавкой нарастающего элемента ил и химического соединения.

Автоэпитаксиальный слой из жидкой фазы получают вплавлением гетероэпитаксиального слоя в интервале температур (К) 0,7 — 0,95 от температуры .плавления подложки, но не ниже температуры двойной или тройной эвтектикл.

Возможно получение эпитаксиальных слоев различных химических соединений, ориентированно нарастающих на поверхность заданной подложки при химическом взаимодействии ее с окружающей оредой (хэмоэпитакоия окислов, халькогонидов, галогенидов, карбидов, силицидов, на соответствующие монокристаллы металлов или полупроводников). Например, хэмоэпитаксиальные слои силицида или герма нида вольф рама, молибдена, железа, меди и др. могут быть получены .на кремниевой или германиевой подложке в интервале температур 0,7 — 0,95 от абсолютной температуры эвтектики в системе «химическое соединени -— подложка».

Процессы эпитаксии протекают в интервале температур, обеспечивающих максимальную активность подложки в двойной, тройной или более сложной системе «примесь — нарастающая фаза — подложка». Этим интервалом температуры является в процессах автоэпитаксии 0,7 — 0,95 от абсолютной температуры плавления подложки, в процессах гетеро- и хемоэпитаксии 0,7 — 0,95 от абсолютной температуры появления жидкой фазы — температура солидуса.

Способ получения эпитаксиальных слоев элементарных, веществ и химических соединений путем их ориентированного наращивания (эпитаксии) на монокристаллическую подложку и, в том числе, из,веществ входящих в состав этих соединений, из газообразной, жидкой или твердой фазы, взаимодействующей с подложкой, отличающийся тем, что, с целью получения монокристаллического слоя с заданными свойствами, структурой и химическим составом, нужной геометрией покрытия на требуемых площадях подложки, процесс ориентированного наращивания производят в интервале температур от 0,7 до 0,95 от абсолютной температуры (К) плавления подложки или плавления эвтектики.