Способ выращивания пленок

 

ватент, i -тонни,е " 4 ффффф ф у фХ в 1 .!

Союз Советских

Социалистических республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ (11) 46681 6 (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) ЗаавлЕно 22.06.73 (21) 1933403/26-25 с присоединением заявки №вЂ” (23} Приоритет.— (43) Опубликовано05.08.78.Бюллетень № 29 (45) Дата опубликования описания 21.06,78

2 (51) М. Кл.

H 0l L 21/36

1 асударстаанный камнтет

Сааата Мнннетраа СССР аа делам нзабретеннй н аткрмтнй. (53) УДК 621.382 (088.8) Ю. И. Горина, Г. А. Калюжная, А, В. Кузнецов, С. Н. Максимовский и N. Б. Никифоров (72) Авторы изобретения

Ордена Ленина физический институт им. П. Н. Лебедева (71} Заявитель (54) СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ ПЛЕНОК

Изобретение относится к технологии производства полупроводниковых приборов в частности к способам изготовления р-тт=, р - р=,тт -п=н гетеро-пере+ Ф кодов в соединениях А В,А В6 и твердых растворах на их основе, используемых в микроэлектронике, например для оптоэлектронных систем, счетчиков ядер-! ных частиц быстродействующих инфракрао» ных фотоэлектрических приемников. 10

Известен способ изготовления р-q -=пе реходов методом газовой эпитаксии, при котором создают температурный градиент между источником материала и подложкой и вводят какой-либо транспортирующий агент. При выращивании пленок из единений 2В6,А4В6 и твердых раство ров на их осйове йет необходимости применять транспортирующий агент, так как 20 эти соединения прекрасно сублимируются при повышенных reMneparypax. Однако при выращивании методом эпитаксин полупроводниковых структур возникает ряд специфических затруднений: 25

- интенсивная диффузия собственных точечных дефектов и примесей иэ, пленки в подложку и обратно приводит к размы тию переходов и образованию твердых растворов йромежуточн ого состава, - высокая упругость пара соединений или составляющих их компонентов в рабочем интервале температур выше 450оС вызывает испарение летучих комп онентов подложки и изменение электрофизичеоких свойств материала вплоть.до инверсии типа проводимости;

- в условиях избыточного давления летучих компонентов при температурах выше 450оС в течение 15-20 мин происходит изменение электрофизических свойств пленки и подложки;

- область существовании соединений

А Вр, А В может составлять 10

19

10 избыточных атомов, поэтому для

zo получения слоев с заданными электрофиэическими свойствами необходимо управлять составом газовой среды в зоне рооra, 466816

Таким образом, для поцучения требуемйх структур на основе рассматриваемых соединений и их твердых растворов с резкими переходами процесс выращивания пленки необходимо проводить при непрерывном контропе состава пара под ней и подавиении диффузионных процессов в подложкее.

Предиагаемый способ изготорпения р-гл=, р -р=„ Ъ -h = и гетепо-цереходов в соединениях А Ва, А4В и твердых рас ворах на их основе отпичается тем, что

so время р зста пленки поверхность подложки разогревают световым потоком до тел4пературы эи наращивания (0,4 - 0,71 пп.), требуемой для выпоцнения условий монокристаппического роста, а нижнюю часть подножки охкаждают для предотвращения изменения свойств,, материаца подпакки. В зоне рооra создается градиент температуры вгпубь подложки or О .до ЗООО С/см. Процесс выращивания осуществпяется в замкнутом объеме с независимо контроиируемыми источниками паров компонентов или примесей.

На чертеже изображена принциниап ная схема установки, работающей по предлагаемому способу.

Пример . Изготовление р-Ь=, Ф «» + эо р — p-, h- yl » переходов в, соединении

СВТе

В кварцевую обезгаженную ампулу 1 помещают 3-5 г чистого или легированногo теллурида кадмия, на щспаждаел4ую подэз ставку 2 кладут механически полированную подложку 3 размером 1 х 1 см и толщиной 1,5 мм, а в боковой отросток

4 амйулы вводят летучий компонент Cjg или Тф . После этого ампулу вакуумируют, g 40 заполняют чистым водородом, герметизируют и пвмещаюг в печь 5 сопротивпеяия.

На боковой отросток ампулы надевают печь 6 сопротивления. Кроме того, в ампупу введена термопара дпя контроля соcraaa паровой среды в аппарате. После этого включают источник 7 излучении (оптическую лампу генератора "Уран-1") и осуществляют и охлаждение подложки. Мощность светового пото ка и охлаждение регулируют таким обра- зом, чтобы температура под подложкой

СЗТ6 не превыщаца 360оС в стационарном режиме работы аппарата. Затем включают печи сопротивления. Через

15 мин после вкЛючения печей на истжнике теллурида кадмия температура достио гает 320 С, под подложкой 360оС, а температура летучего компонента в случае Gd изменяется or 400 до650оС 60 в зависимости or заданных свойств вырашиваемой пленки. После установления стационарного режима работы мощность светового пучка лампы увеличивают в три раза в течение 2-5 с. Благодаря этому удаляются слои теппуркда кадмия, нароюшие в нестационарном режиме, и поверхность очищается дня контролируемо о роста. Далее производят рост пленки в кони ропируемых условиях.,Толщина пленок в зависимости or условий и времени выращивания копебпегся or 10 до 800 мк.

Максимальная скорость выращивания монокристаппической пленки достигает 800 мк.

За счет изменения температуры паров кадмия or 400 до 650оС удалось изменить тип проводимости и концентрацию носитецей в пленке or 1 ° 104 см Э р-типа до 1 ° 10 см и типа. Для иэго товпения р- 0 переходов использовались подложки CcfTep-типа с концентрацией носителей 4 10 см,/О 60 см /с.

Выращивание структур может осушест влягься тремя методами:

a) испарением непегированного материала под давпеним паровСИСС при темпе.

parypax 400-560 С> б) испарением нелегированного мате риала стехиометрического состава под давпением паров Cd400-650оС, в) испарением легированного Dh материала при различных давлениях теплурав. этом случае эа счет изменения давления паров теппура or О до 650оС можно попучать ппенки Б-типа проводимости с концентрацией носителей or 2 ° 10 см до

5- 10 см.

Полученные монокрисгаппические слои гелпуркда кадмия д - g и р -и», р+- р»структур имеют,зеркально гладкую поверхность, не требующую допопнитепьной обработки.

Формула из обре ген. я

Способ выращивания пленок на основе бинарных соединений, например, типа

А В . и их твердых растворов методом газовой эпитаксЪи на подножках, рабочую поверхность которых разогревают световым потоком с созданием температурнъ го градиента, отличающийся тем, что, с цепью получения однородных по сос,гаву слоев и создания переходов в квазиэамкнутом объеме, осуществпяюг разогрев рабочей поверхности подложки до температуры не ниже 0,4 температуры ппавпения. материала при одновременном принудительном охлаждении про ивр поппжной стороны подложки.

466816

Составитель Г. Корнилова

Редактор Т. К элодпева Техред А. Алатырев Корректор В» СерЮок

Заказ 4289/49 Тираж 960 Подписное

LlHHHHH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушскаи наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, уп Проектная, 4