Тигель для выращивания монокристаллического слитка карбида кремния с нитридом алюминия и гетероструктур на их основе

Изобретение относится к устройствам для получения твердых растворов карбида кремния с нитридом алюминия, используемых в производстве силовых, СВЧ- и оптоэлектронных приборов, работающих при высокой температуре и в агрессивных средах. Тигель включает графитовый корпус 1 с гранулированным поликристаллическим источником 7, 8, крышку 12, пьедестал 13 и подложки 11, 17. В полости графитового корпуса 1 помещен съемный графитовый контейнер 3 со сквозным цилиндрическим каналом 4 и радиальными отверстиями 5, над контейнером установлена матрица 9 с отверстиями 10 и подложками 11, а полость контейнера 3 герметизируется прокладкой 16, крышкой 12 с резьбовым отверстием и гайкой 2, причем в резьбовое отверстие крышки 12 вкручен пьедестал 13 с глухим отверстием и установленной на его поверхности подложкой 17. Для уменьшения утечки потока тепловой энергии из контейнера в окружающее пространство через крышку и дно корпуса, а также для герметизации внутренней полости тигля от утечки паров засыпки применены прокладки из графитовой фольги - графлекса. Остальные детали выполнены из высокоплотного графита, полученного методом изостатического прессования (например, из графита марки МПГ-9Н). Изобретение обеспечивает повышение производительности труда, экономию материала, более точный контроль температуры подложки, получение в одном технологическом цикле и монокристаллического слитка, и гетероструктур. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для получения полупроводников и предназначено, в частности, для получения твердых растворов карбида кремния с нитридом алюминия, используемых в производстве силовых, СВЧ- и оптоэлектронных приборов, работающих при высокой температуре и в агрессивных средах.

Известен тигель для эпитаксии карбида кремния (патент RU 2324019), который по своим конструктивным признакам можно выбрать в качестве прототипа. Тигель состоит из корпуса, закрытого сверху крышкой. В центре крышки находится пьедестал, выполненный заодно с крышкой, на котором закреплена подложка - затравка монокристалла. В полость корпуса тигля засыпан гранулированный источник паров. Например, гранулы чистого карбида кремния (SiC) или нитрида алюминия (AlN).

Недостатки приведенного тигля заключаются в том, что его конструкция не позволяет точно измерять температуру подложки и источника паров; не исключает утечку паров источника из-за неплотности прилегания корпуса тигля с крышкой; за один технологический цикл позволяет выращивать только один монокристалл, что снижает производительность. Для выращивания последующего монокристалла приходится менять использованную крышку на новую, что сопряжено с перерасходом материала и повышает себестоимость изделия.

Техническая задача данного изобретения состоит в повышении производительности труда, экономии материала, более точном контроле температуры подложки, получении в одном технологическом цикле и монокристаллического слитка, и гетероструктур.

Для достижения данной цели предложена конструкция тигля, включающая следующие особенности.

В полость корпуса тигля дополнительно помещен съемный контейнер. При этом образуются две полости для засыпки источника паров: в корпусе и в контейнере. На крышке контейнера по окружности установлены подложки (затравки). Контейнер снабжен сквозным цилиндрическим каналом с радиальными отверстиями, сообщающими полость контейнера с полостью корпуса. Применение дополнительного контейнера позволяет в одном технологическом цикле выращивать и монокристаллический слиток, и гетероструктуры (до 10 подложек). Пьедестал для выращивания монокристалла выполнен съемным (с наружной резьбой), вкручиваемым в крышку. По центру пьедестала выполнено глухое отверстие, дно которого находится в незначительном расстоянии от приклеенной к поверхности пьедестала подложки, что позволяет более точно измерить температуру подложки. Для уменьшения утечки потока тепловой энергии из контейнера в окружающее пространство через крышку и дно корпуса, а также для герметизации внутренней полости тигля от утечки паров засыпки применены прокладки из графитовой фольги - графлекса. Остальные детали выполнены из высокоплотного графита, полученного методом изостатического прессования (например, из графита марки МПГ-9Н).

Конструкция тигля приведена на чертеже.

Тигель включает пустотелый графитовый корпус 1 и гайку 2 с внутренней резьбой, накручиваемую на горловину корпуса. В полости корпуса помещен контейнер 3 со сквозным цилиндрическим каналом 4. Канал снабжен радиальными отверстиями 5, сообщающими полость контейнера 3 с полостью корпуса 1. В полость корпуса 1 и контейнера 3 засыпан гранулированный источник паров 7 и 8. Контейнер 3 закрыт матрицей 9 с радиальными отверстиями 10. Каждое отверстие сверху закрыто подложкой 11 (подложка приклеена к поверхности матрицы). Над затравками установлена крышка 12 с центральным резьбовым отверстием, в которую вкручен пьедестал 13 с глухим отверстием 14. Глухое отверстие служит для измерения пирометром температуры подложечного материала. Дно корпуса 1 и крышка 12 снабжены прокладкой 15 и 16 из прессованного графита (графлекса) с низкой теплопроводностью в поперечном направлении. Прокладки предназначены для уменьшения утечки потока тепловой энергии из контейнера 3 в окружающее пространство через крышку 12 и дно корпуса. Прокладка 16 одновременно служит и для герметизации внутренней полости тигля от утечки паров затравки. К пьедесталу 13 приклеен подложечный материал 17 для выращивания монокристаллического слитка.

Монокристалл и гетероструктуры в тигле выращивают следующим образом.

В полость корпуса 1 и контейнера 3 засыпают для сублимации гранулированный поликристаллический материал заданного состава (засыпки 7 и 8). К пьедесталу 13 и матрице 9 приклеивают подложки, поверхности которых подготовлены соответствующим образом. Устанавливают контейнер 3 в полость корпуса 1. Закрывают контейнер матрицей 9. Потом устанавливают прокладку 16 и крышку 12. Накручивают гайку 2 до упора на горловину корпуса. Тигель загерметизирован. После этого собранный тигель помещают внутри нагревателя специализированной установки в зону с известным тепловым полем. При температуре 2000-2300°C происходит испарение (сублимация) поликристаллического источника 7 и 8. Полученный пересыщенный пар осаждается на поверхность подложи 17, где и происходит рост монокристаллического слитка. Одновременно происходит эпитаксиальный рост монокристаллических пленок на подложках 11 для получения гетероструктур. Процесс роста монокристаллических слитков является многоцикличным, т.к. по мере испарения необходимо обновлять источник паров, поэтому после каждого цикла меняется матрица 9 с полученными гетероструктурами, а монокристалл продолжает разращиваться дальше.

1. Тигель для выращивания монокристаллического слитка карбида кремния с нитридом алюминия и гетероструктур на их основе, включающий графитовый корпус с гранулированным поликристаллическим источником, крышку, пьедестал и подложку, отличающийся тем, что в полости графитового корпуса помещен съемный графитовый контейнер со сквозным цилиндрическим каналом и радиальными отверстиями, над контейнером установлена матрица с отверстиями и подложками, а полость контейнера герметизируется прокладкой, крышкой с резьбовым отверстием и гайкой, причем в резьбовое отверстие крышки вкручен пьедестал с глухим отверстием и установленной на его поверхности подложкой.

2. Тигель для выращивания монокристаллического слитка карбида кремния с нитридом алюминия и гетероструктур на их основе по п.1, отличающийся тем, что прокладка выполнена из прессованного графита с низкой теплопроводностью в поперечном направлении.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области материалов и элементов спиновой электроники и может быть использовано для создания элементов спинтронных устройств, сочетающих источник и приемник поляризованных спинов носителей заряда в гетероструктуре: ферромагнитный полупроводник/немагнитный полупроводник.
Изобретение относится к области оптических устройств, конкретно к созданию трехмерных фотонных кристаллов с полной фотонной запрещенной зоной, которые могут применяться в системах оптической связи и передачи информации.

Изобретение относится к области получения оптических сред, включая среды с избирательным пропусканием, с высокой лучевой прочностью. .

Изобретение относится к способу получения биоактивных кальций-фосфатных покрытий и может быть использовано при изготовлении ортопедических и зубных протезов. .
Изобретение относится к электронной технике, а именно к технологии материалов для создания устройств отображения и обработки информации. .

Изобретение относится к технологии получения новых композиционных материалов, которые могут быть использованы в квантовой оптоэлектронике и телекоммуникационной индустрии.

Изобретение относится к области кристаллографии и может быть использовано для выращивания монокристаллов гексагидрата сульфата цезия-никеля Cs2Ni(SO4)2 ·6H2O, которые предназначены для применения в качестве фильтров ультрафиолетового излучения в приборах обнаружения источников высокотемпературного пламени.

Изобретение относится к области технологии получения многокомпонентных полупроводниковых материалов и может быть использовано в электронной промышленности для получения полупроводникового материала - твердого раствора (SiC)1-x(AlN)x для создания на его основе приборов твердотельной силовой и оптоэлектроники, для получения буферных слоев (SiC) 1-x(AlN)x при выращивании кристаллов нитрида алюминия (AlN) или нитрида галлия (GaN) на подложках карбида кремния (SiC).

Изобретение относится к изготовлению искусственно выращенных камней и может быть использовано в ювелирной промышленности и ювелирно-прикладном искусстве. .

Изобретение относится к области неорганической химии, конкретно к легированным марганцем тройным арсенидам кремния и цинка, расположенным на монокристаллической подложке кремния, которые могут найти применение в устройствах спинтроники, для инжекции электронов с определенным спиновым состоянием.

Изобретение относится к способу получения биоактивных кальций-фосфатных покрытий и может быть использовано при изготовлении ортопедических и зубных протезов. .

Изобретение относится к области технологии получения многокомпонентных полупроводниковых материалов и может быть использовано в электронной промышленности для получения полупроводникового материала - твердого раствора (SiC)1-x(AlN)x для создания на его основе приборов твердотельной силовой и оптоэлектроники, для получения буферных слоев (SiC) 1-x(AlN)x при выращивании кристаллов нитрида алюминия (AlN) или нитрида галлия (GaN) на подложках карбида кремния (SiC).

Изобретение относится к технологии производства тонких оксидных монокристаллических пленок и может быть использовано в оптике. .

Изобретение относится к области технологии получения полупроводниковых тонких пленок многокомпонентных твердых растворов. .

Изобретение относится к области технологии полупроводниковых материалов и приборов, а более конкретно к устройствам для нанесения тонких пленок полупроводниковых соединений и твердых растворов на их основе.

Изобретение относится к затравочному кристаллу для изготовления монокристаллов и к способу для изготовления монокристаллов карбида кремния или монокристаллических слоев карбида кремния.

Изобретение относится к технологии полупроводниковых материалов и приборов. .

Изобретение относится к полупроводниковым материалам и технологии их получения и может быть использовано в электронике. .

Изобретение относится к устройствам для получения твердых растворов карбида кремния с нитридом алюминия, используемых в производстве силовых, СВЧ- и оптоэлектронных приборов, работающих при высокой температуре и в агрессивных средах

Наверх