Устройство для электрожидкостной эпитаксии

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКГРО- ЖИДКОСТНОЙ ЭПИТАКСИИ, включающее графитовый тигель для раствора-расплава, графитовый подложкодержатель и изолирующий слой из нитрида бора, отличающееся' тем, что, с целью улучшения однородности электрофизических свойств выращиваемых слоев, изолирующий слой вьшолнен в виде покрытия на внутренней поверхности стенки тигля и на внеп^ней поверхности стенки подлож код ержат ел я при отношении толщины покрытия к толщине стенки 1:10*^-1:10^ .(Л00о •^О) со

СОЮЗ С06ЕТСНИХ !!Ц !!!!!

РЕСПУБЛИК

SU„„807691 уцр С 30 В 19/06 .

GnHGAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ . т!»1» :, и !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ЩЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЫП1Й!, (21) 2765708/22-26 (22) 10.05.79 .(46) 07.08.84. Бюл. и 29 (72) В.Н. Демин и В.А. Григорьев . (71) Институт неорганической химии

Сибирского отделения АН СССР (53) 621.315.592(088.8) (56) 1 ° Патент Великобритании

В 1369023,. кл. В 01 Л 17/06, опублик. 1974.

2. "Appf. Phys Lett ч. 27, У 7, р. 373, 1975 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОЖИДКОСТНОЙ ЭПИТАКСИИ, включающее графитовый тигель для раствора-расплава, графитовый подпожкодержатель и изолирующий слой из нитрида бора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения однорсд ности электрофизических свойств выращнваемых слоев, изолирующий слой выполнен в виде покрытия на внутренней поверхности стенки тигля и на внешней поверхности стенки подложкодержателя при отношении толщины покрытия к толщине стенки

i: 10 -1:10 .

С:

Ф»

С

Ю

Cb сО

07691

10!

25

35

45

Ф Я

Изобретение относится к полупро-водниковой технологии и касается устройств для выращивания полупроводниковых пленок.

Известно устройство для выращи-" вания полупроводниковых пленок иэ раствора-расплава пропусканием пос« тоянного электрического тока, в котором в качестве электрического изолятора для тигля с раствором-расплавом и держателя продложки используют плавленый кварц С13, Использование кварца в качестве изолятора приводит к необходимости создания сложных конструкций держателя подложки с монтажными приспособлениями. Кроме того, кварц прй используемых высоких температурах выращивания смачивается растворомрасплавом, из которого проводят наращивание и взаимодействуют с ним, Это ведет к загрязнению выращиваемых слоев неконтролируемыми примесями.

Из описанных в литературе материалов для изоляторов, контактирующих с растворами-расплавами, наиболее подходящим является нитрид бора, так как при высоких температурах выращивания он не смачивается расплавами, например, индия и галлия и не взаимодействует с ними. Кроме того, нитрид .бора является хорошим диэлектриком в широком диапазоне температур, что выгодно отличает его от обычно используемого карбида кремния, проводимость которого значительна при температурах выше 400 С.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство для выращивания полупро 3 водниковых слоев соединений А В из раствора-расплава пропусканием постоянного электрического тока в графитовой ячейке пенального типа Г22.

Устройство состоит из двух графитовых блоков, скользящих относительно друг друга. Верхний блок является тиглем для раствора-расплава, который заливают во вставленное в графитовом блоке кольцо из спрессованного нитрида бора. В ниж- . нем блоке, являющемся подложкодержателем, крепят подложку, которую отделяют от верхнего блока пластиной-изолятором из нитрида бора с вырезом на месте крепления подложки.

Недостатком указанного устройства является то, что. изоляторы в форме пластин и колец, являются отдельными деталями устройства. ЗнаФ чительная толщина изолятора, а также наличие воздушного зазора между изолятором и графитом ведет к большому тепловому сопротивлению боковых стенок тигля, заметным радиальным градиентам температуры раствора-расплава, через который пропускаются электрический ток, а следовательно, к неоднородным толщинам и неоднородному легированию выращиваемых слоев. Получаемые прессованием порошка при высоких температурах изоляторы иэ нитрида бора имеют шероховатую поверхность, и, как правило, не отвечают требованиям полупроводниковой чистоты. Кроме того, использование пластин и колец в качестве изоляторов сопряжено с существенными сложностями изготовления ячейки для проведения процесса выращивания. Так, например, пластину изолят0ра необходимо герметично крепить к графитовому блоку для того, чтобы исключить возможность затекания раствора-расплава в зазор между изолятором и графитом.

Целью изобретения является улучшение однородности электробизических свойств выращиваемых слоев.

Указанная цель достигается тем, что изолирующий слой выполнен в виде покрытия на внутренней поверхности стенки тигля и на внешней поверхности стенки подложкодержателя при отношении толщины покрытия к толщине стенки 1:10 — 1:10

На чертеже изображено устройство для электрожидкостной эпитаксии слоев полупроводниковых соединений

Устройство содержит графитовый тигель 1 диаметром, например 30 мм, раствор-расплав 2, подложкодержатель цилиндрической формы 3 с винтом-электродом 4, прижимающим подложку 5 и обеспечивающим надежный электрический контакт ко всей подложке, токовводы 6, термопары 7, изолятор

8, представляющий собой диэлектрическое покрьггие из нитрида бора толщиной 0,3.-30 мкм, нанесенное íà. графит. Предпочтительная толщина покрытия для данного диаметра 1 мкм. Более толстые покрьггия в процессе работы подвергаются растрескиванию, разрушаются, покрытие менее 3 мкм

Составитель

Техред Т.Фанта

Корректор Г. Orap

Редактор С. Титова

Заказ 6973/1 Тираж. 352

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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

3 механически непрочное и может нарушиться при эксплуатации, В устройстве выращивают эпитак" сиальные слои арсеннда галлия концентрацией носителей е 5-10® см . для нелегированного расплава и до. = 5.10" см для расплава, пегированного теллуром. Радиальная не" равномерность толщины выросших пленок не превышает 15Х от среднего, значения. Образцы показывают высокую степень равномерности распределения легирующей примеси. Разброс концентрации свободных носителей по толщине пленки (20 мкм) не превышает точности измерений +10X при общей концентрации свободных носителей 10 см .

Плотное скрепление со стенками тигля, а также незначительная толщина слоя изолятора-покрытия позволяет достичь максимально возможного безградиентного нагрева раствора-расплава и подложки, что приво807691 4 дит к получению равномерных по толщине и уровню легирования выращиваемых пленок. Использование покры« тий в качестве изолятора позволяет конструировать ростовые ячейки с рабочей зоной сложной конфигурации с заданным расположением контактных площадок. Графит по своим физическим свойствам (коэффициенту

1р термического расширения, тепЛопроводности, структуре) близок к нитриду бора, поэтому йокрытие из нитрида бора на графите получается гладким, беспористым и без растрескивания. Получаемое покрытие из нитрида бора механически прочное, t что позволяет многократно использовать тигель и подложкодержатель.

Кроме того, полученные по описанному способу покрытия иэ нитрида бора обладают высокой степенью чистоты, что, в свою очередь, обеспечивает возможность получения полупроводниковых пленок также высокой р5 степени чистоты.