Способ получения полупроводниковой структуры

 

лстеитмо тетЖ -адская !

6, 1.: л но i з ;ы Vi (з А

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ, СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски к

Социалистичесник

Республик

668506 (61) Дополнительное к авт. свил-ву (51) М. К.п. (22) Заявлено 01.02.77 (21) 2448019/18-25 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 15.06.80 Бюллетень № 22

Дата опубликования описания 15.06.80

Н 01 21/208

Государстеенный комитет ло делам изобретений и открытий (5З) ДК 621.382 (088,8) (72) Авторы изобретения

А. Н. Баранов, В. H. Бессолов, Т. П. Лидейкис, Б. В. Царенков и 10. П. Яковлев

Ордена Ленина физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе (7I ) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ

СТРУКТУРЫ

Изобретение относится к способу эпитаксиального наращивания полупроводниковых слоев.

Известен способ получения варизонной структуры в камере с вертикальным градиентом температуры.

Этот способ требует больших градиентов температуры, а градиент ширины запретной зоны можно менять лишь принудительным охлаждением системы.

Известен способ получения полупроводниковых структур на основе твердых растворов соединений А " В " изотермическим смешиванием основного расплава, преимущественно

GaSb, находящегося в контакте с монокристал15 лической подложкой, преимущественно gaSb c расплавом для пересыщения, содержащим преимущественно Ga, Al, Sb.

В известном способе пересышение расплава создается смешиванием двух насыщенных расплавов разного состава, например, Ga, Sb u

Ga, Al, Sb. Пересыщение приводит к кристалли-. зации на полпожку, находящуюся в контакте с суммарным расплавом, слоя твердого раствора Gа -X А(,С SbОднако этот способ не позволяет получать варизонные структуры с заданным градиентом ширины запретной зоны.

Цель изобретения — создание варизонных структур с заданным значением градиента ширины запрещенной зоны; а также создание варизонных структур с монотонно возрастающим или убывающим по направлению роста градиентом ширины запрещенной зоны.

Поставленная цель достигается тем. что расглав для пересыщения добавляют непрерывно, при этом степень его насыщения по элементу

Ч группы, преимущественно сурьме, плавно меняют гл янтервале от Х в1 о к1 до Х в!

Х 1хза!Х л л г ьв саке! 1ле ae (Ае де ), где Х Ае- содержание АР и основном расплаве; с1х производная кривой ликвидуса в л-1 точке ХАе, 1

Х ь — содержание Sb в основном расплаве;

8506 4 расплава в процессе роста уменьшается в результате уменьшения степени насыщения сурьмой пересыщающего расплава, что достигалось добавлением в пересыщающий расплав вспомогательного расплава, содержащего 96% Ga u

4% AP. Уменьшение степени пересыщения основного расплава приводило к уменьшению скорости роста слоя ба АГ Sb и как след<-х х ствие, более резкому возрастанию содер>кания

«р А1$Ь по толщине слоя, т. е, увеличению градиента запретной зоны. Процесс добавления пересыщающего расплава и тем самым рост слоя прекращают, когда объем основного расплава в результате добавления пересыщающего возрастает наполовину и содержа««««е А1 в нем около 1,3 ат.%.

Процесс создания подупроводниковой струк,туры с уменьшающимся градиентом ширины запретной зоны в основных чертах подобен описанному выше, лишь содержание сурьмы в п:ресь«щающем расплаве увеличивают от 0,5% до 2,8% в процессе роста слоя, что приводит к возрастанию пересыщения основного расплава и уменьшению градиента ширины запретной

25 30ны.

Таким образом, данным способом могут бь«ть получены полупроводниковые структуры с заданным градие«пом ширины запретной

ЗОНЫ.

1. Способ получения лолунроводниковой структуры на основе твердых растворов соединений типа A 1 В, преимущественно

Ga1 у, АР„ЯЬ, иэотеРмическим смешиванием основного расплава, преимущественно Gasb находящегося в контакте с монокрнсталлической подложкой, преимущественно GaSb, с расплавом для пересьпцен>«я, содержащим преимущественно Ga, Аг,, Sb, о т л и ч а ю щ и йс я тем, rro, с целью созда«п«я варизонных структур с заданным значением градиента шири45 ны запрещенной зоны, расплав для пересыщения добавляют непрерывно, при этом степень

его насыщения по элементу V группы, преимущественно сурьме, плавно меняют в интервале

1«< до Х2

s««(r1>w1 s«5 (r1>1«l)

50 где Хд —

1 х

3 66

X<< — содержание АР в пересыщающем расплаве; г

Х ь — содержание Sb в насыщенном перел ах сьпцающем расплаве когана содержание.А1 в нем равно Х„ ; чго степень насыщения пересыщающего расплава

Хг по сурьме плавно уменьшают от Х (др)до

Sg (Hi«i); что степень насыщения пересыщающего расплава по сурьме увеличивают от

Xyg/«i>i>l 1 до X s««(rr«g««)

Непрерывное добавление в насыщенный основной расплав gaSb расплава gaA1Sb будет приводить, во-первых, к постепенному возрастанию содержания А1 в нем и смещению фигуративной точки расплава вдоль кривой ликвидуса направо, и, во-вторых, к пересыщению расплава, если содержание Sb в пересы2 щающем расплаве будет больше чем XSg(re;„) .

Это условие означает, что фигуративная точка пересыщающего расплава не должна опускаться ниже касательной кривой ликвидуса в точке

ХА, в противном случае его добавка в основ«юй приведет к тому, что фигуративная точка основного расплава окажется ниже кривой ликвидуса, т.е. он будет недосьпценным.

Итак, пересьпцение основного расплава вместе с возрастанием содержания Ае в нем приведет в результате к росту эпнтаксиального слоя

Ga>z АРхЯЬ с возрастающим по мере роста содержа«п«ем А!ЯЬ в нем. В то же время, ме««яя степень насыщения пересыщаюшего расплава сурьмой, можно добиться ««змене««ия степени пересыщения основного расплава,. и, тем самым толщины растущего слоя, т. е. в итоге будет изменяться градиент конце«прации состава и ширины запрещенной зоны.

На фнг. 1 показано состояние системы перед началом зпитаксиального наращивания полупроводниковой структуры; на фиг. 2 — состоя««не системы I«o окончании эпитаксиального наращива«шя полупроводниковой структурь«.

Процесс создания полупрово«««1««ково«1 Ga АРБ структуры с возрастающим градие««том шири««ы запретной зоны производится следующим образом. Графитовую кассету специальной конструкции с загруженными расплавами и подложкой ба. Sb размещают в кварцевом реакторе и нагревают в атмосфере водорода до 550 С. После двухчасовой выдержки подложку приводят в контакт с насыщенным основным расплавом (фиг. 1), содержащим .94 ат,% Ga и 6 ат.%

Sb, и начинают добавление пересыщающего расплава, содержащего 93,2% Ga, 4% АР и

2,8% Sb, путем выдавливания его поршнем из специальной камеры. Добавлением этого

55 расплава вызывают пересыи«ение основного расплава и рост на подложке слоя да АГ,„$Ь (фиг.2) с возрастающим содер«ю«нием AtSb. Степень пересьпцения основного

Формула изобретения

«Я> 15 1 — =х (« -к

st их„, (« Е ДЕ ДЕ ДЕ) содержание Al? в основном расплаве; содержание Sb в Основном расплаве; — производная кривой ликвидуса в

О1 > s& " ц точке)(4

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью получения варизонной структуры с градиентом ширины запрещенной

Риг.i

Составитель Н. Хлебников

Техред Т,Левадская Корректор С. Шекмар

Редактор E. Месропова

Заказ 4296/54

Тираж 844 Подписное

1IHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 668506 6

Х „а — содержание At в пересыщаюшем зоны, увеличивающимся по направлению роста, расплаве; степень насышения пересышающего расплава по сурьме плавно уменьшают от Х,.ь1,„di)

Х в — „содержание $Ь в насыщенном рас- до Х плаве, когда содержание А 5 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью получения варизонной структуры с градиентом ширины запрещенной зоны, уменьшающимся по направлению роста, степень насыщения пересышающего расплава по сурьме

30 плавно увеличивают от Xs6(min) до Xs6(maz)