Способ жидкостной эпитаксии варизонных структур

 

Союз Советскик

Социалистическик

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 010677 (з1) 2492144/18-25 (51)М. КЛ. с присоединением заявки Ио

Н 01 Ь 21/208

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытмй (23) Приоритет

Опубликовано 07.10.80. Бюллетень Мо 37

Дата опубликования описания 07. 10. 80 (53) УДК 621 ° 382 (088. 8) (72) Авторы изобретения

A.Н.Баранов, В.Н.Бессолов, Т.П.Лидейкнс и Ю.П.Яковлев

\ (71) Заявитель

Ордена Ленина физико-технический институт им.A.Ô.Èoôôå (54) СПОСОБ ЖИДКОСТНОИ ЭПИТАКСИИ ВАРИЗОННЫХ

СТРУКТУР

Изобретение относится к способу зпитаксиального наращивания полупро водниковых слоев.

Известен способ получения полупроводниковых слоев при постоянной 5 температуре путем смешивания наськценных расплавов разного состава fig .

Этот способ не позволяет получать структуры с заданным изменением ширины запрещенной зоны по толщине и 10 не дает возможности получать зависимость ширины запрещенной зоны от координаты на поверхности структуры.

Известен способ жидкостной зпитаксии вариэонных структур путем изо-15 термического смешивания основного расплава, находящегося в рабочей камере в контакте с подложкой, и пересыпающего расплава f2). этот способ позволяет получать 20 варизонные структуры с заданным изменением ширины запрещенной зоны по толщине структуры, но не позволяет получать структуры, ширина запрещенной эоны которых изменяется по по- 2$ верхности структуры.

Цель изобретения — получение зависимости ширины запрещенной зоны от координаты на поверхности структчры. 30

Это достигается тем, что непрерывно производят пересыщение основного расплава, добавляя в рабочую камеру пересыщающий расплав, и одновременно выводят подложку из-под упомянуто го расплава со скоростью, определяерлой из условия

Чр ° с

Ъ= где Ч вЂ” скорость движения подложки, мм/мин;

Ч вЂ” скорость роста слоя,мм/минн; .Р— длина подложки, мм; и — толщина слоя на той 1части подложки, которая последней выходит из-под основного расплава, мм.

Непрерывное добавление в,насыщенный основной расплав пересыщающего расплава приводит к пересыщению основного расплава. При выведении, под" ложки из-под основного расплава, крис- таллизация варизонного слоя происходит только на той части подложки, которая в данный момент находится в контакте с упомянутым расплавом.

Поскольку состав жидкой фазы непрерывно меняется, то, следовательно, изменяется состав твердого раствора, осаждающегося на подложку, которая

669999

Г выходит из-под расплава. В результате процесса получается структура, химический состав на поверхности которой изменяется, а, следовательно, изменяется и ширина запретной эоны на поверхности структуры.

Одновременно с началом кристаллиза(ции подложку начинают выводить из тод основного расплава. Так как длина подложки больше ширины рабочей камеры, то при постоянной скорости осаждения слоя он будет иметь одинаковую толщину по всей подложке, за исключением той ее части, которая находилась в контакте с основным расплавом до начала кристаллизации °

На фиг, 1 изображена система пе- 15 ред началом эпитаксиального наращивания полупроводниковой структуры переменной толщины; на фиг. ?. — то же, в процессе эпитаксиального наращивания полупроводниковой структу- Щ ры переменной толщины; на фиг. 3 система по окончании эпитаксиального наращивания полупроводниковой структуры переменной толщины; на фиг. 4 — система перед началом эпи- 2 таксиального наращивания полупроводниковой структуры постоянной толщины; на фиг. 5 — система по окончании эпитаксиального наращивания полупроводниковой структуры постоян- ЗО ной толщины.

Приняты:следующие обозначения: расплав 1 рабочая камера 2, подложк

3, пересыщающий расплав 4, полупроводниковая структура 5.

Пример . Процесс создания полупроводниковой Га „ АО„БЬ структуры, ширина запретной зойы которой изменяется по поверхности кристалла, проводят следующим образом, Графитовую кассету специальной 40 конструкции, ширина рабочей камеры которой 10 мм, с загруженными расплавами и подложкой длиной 10 мм размещают в кварцевом реакторе и нагревают в атмосфере водорода до 45

505 С. После двухчасовой выдержки подложку приводят в контакт с насыщенным основным распдавом массой(1, 8 r, содержанием 96, 8 ат.Ъ Ga,и

3,2 ат .Ъ Sb и начинают добавление у) пересыщаюцего расплава общей массой

0,6 r, содержащего 4 ат.Ъ АВ 1 ат.Ъ

Sb и 95 ат.Ъ Ga, путем вдавливания его поршнем из специальной камеры.

Одновременно с этим начинают выведение подложки из-под основного расплава со скоростью 0,5 мм/мин. Через

20 мин после начала смешивания весь пересыщающий расплав введен в рабочую камеру, а подложка полностью выведена из-под расплава.

Созданная в ходе такого процесса структура имеет толщину, плавно меняющуюся от одного края подложки к другому (0-6 мкм). Содержание

ASSb в твердом растворе на поверхности кристалла меняется на том же расстоянии от 0 до 70 ат.В, что соответствует при комнатной температуре изменению ширины запретной зоны от 0,68 эВ до 0,95 эВ. В силу того, что полупроводниковая структура, ширина запретной зоны которой изменяется по поверхности кристалла, изготовляется в ходе одного технологического процесса, данное изобретение сильно упроцает процесс получения таких структур по сравнению с суцествующей методикой (изготовление косого шлифа структуры, ширина запретной зоны которой меняется по толщине, с последующей обработкой слоя для получения качественной поверхности структуры). Кроме того, поверхность структуры, изготовленной по предлагаемому способу, обладает лучшим качеством по сравнению со структурами, полученными путем изготовления косого шлифа, что улучшает характеристики приборов, изготовленных на основе таких структур.

Формула изобретения

Способ жидкостной эпитаксии вариэонных структур путем изотермического смешивания основного расплава, находящегося в рабочей камере в контакте с подложкой, и пересыщающего расплава, отличающийся тем, что, с целью получения зависимости ширины запрещенной зоны от координаты на поверхности структуры, непрерывно производят пересыщение основного расплава, добавляя в рабочую камеру пересыщающий расплав, и одновременно выводят подложку иэпод упомянутого расплава со скоростью, определяемой из условия.

vp e

A h где Ч) — скорость движения подложки, мм/мин;

Ч вЂ” скорость роста слоя,мм/мин — длина подложки, мм; толщина слоя на той части подложки, которая последней выходит иэ-под основного расплава, мм.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. ИоойаР ",iМ,J.EBectrocheus,Soc.

118 1р 150 1971.

2. Авторское свидетельствЬ СССР по заявке М ?448019/25, кл. Н 01 L 21/20, 1977.

669999

Фи . 1

Фиг. г

Фиа.

Составитель Н.Хлебников

Редактор Т.Колодцева Техред М.Петко Корректор Ю.Макаренко

Подписное

Эаказ 8678/73 Тираж 844

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

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