Способ получения полупроводниковых варизонных гетеростуктур

Союз Советсник Социалистических Республик(23) ПриоритетОпубликовано 2 31080,Бюллетень И 9 3 9Дата опубликования описания 251080 Н 0121/203 Государственный комитет СССР ио делам изобретений н открытий.Кишиневский ордена Трудового Красного 4 йаени государственный университет им. В. И. Ленина.(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ВАРИЗОННЫХ ГЕТЕРОСТРУКТУР Изобретение относится к технологииполучения полупроводниковых слоев иможет быть использовано при созданиифоточувствительных слоев для электро- афотографии и фототермопластическойзаписи. Известно использование в качестве фоточувствительных слоев резких гетеропереходов, а также гетеропереходов с плавно меняющейся шириной 1 Озапрещенной эоны, которые называютсяваризонными структурами.Известен способ получения варизонных гетероструктур, по которомуструктуры 9 а АЗАь создают жидкостной эпитаксией на подложках 9 аА.Подложками служат монокристалличес"кие пластины п-,типа, легированныеоловом цо концентрации электронов1"5 10 смпри 300 К и ориентированОиые по кристаллографической плоскости (100) . Эпитаксиальное наращиваниеи легирование твердого раствора производят иэ жидкого раствора галлия,алюминия, мышьяка и легирующей приме си кремния при охлаждении в ТОКЕ водорода 1,Состав эпитаксиального слоя9 аВкАь плавно изменяется в направлении роста так, что толщина запрещенной зоны уменьшается от границы с подложкой с градиентом 0,002-0,003 эВ/ мкм. Указанный способ является сложным, трудоемким и позволяет получать варизонные перемоды ограниченной площади на отдельных кристаллах.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ получения полупроводниковых варизонных гетероструктур путем термического испарения в вакууме при последовательном нанесении на подложку материалов, образующих гетеро- структуру, иэ разных, преимущественно двух, испарителей 121.Варизонные гетероструктуры получают термическим испарением в вакууме путем последовательного осаждения одного или нескольких материалов на неподвижную подложку при условии частичной диффузии одного из материалов в другой, или из материала в подложку, причем на границе раздела созда-, ются за счет диффузии зоны р- и и-типа, которые выступают как выпрямпяющие переходы в пределах 1 микрона поверхности покрытия. Степень диффузии контролируется условиями, которые устанавливают во время осаждениягде ОЫ -че -2л толщина варизонной области; скорость конденсации материала, помещенного в первый испаритель; 50 скорость конденсации материала, помещенного во второй испаритель;скорость движения подложки; расстояние от начала зоны конденсации;5 длина общей зоны конденсации двух испарителей;длина зоны конденсации первого испарителя;длина зоны конденсации второ го испарителя;расстояние от первого испарителя до подложки;расстояние от второго испарителя до подложки. 65 слоя, в частности температурной подложки,Однако известный способ обладаетсущественными недостатками. Во-первых, вариэонные гетеропереходы получают на ограниченных поверхностях.Во-вторых, варизонность гетероперехода создается за счет диффузии, которая является неупорядоченным процессом, в результате которого получают неравномерное распределение фотоэлектрических свойств на различных оучастках гетероструктуры. Со временемсвойства структур также меняются.Кроме того, последовательноенапыление различных материалов, образующих гетероструктуру, удлиняет 15процесс получения конечного продуктаи требует межоперационной вакуумизации слоев.Целью изобретения является управление параметрами структур и улучше- Щние их качества.Поставленная цель достигается тем,что подложку последовательно вводятв зону испарения одного из компонентов гетероструктуры, затем в зону регулируемого перекрытия молекулярныхпотоков, а затем в зону испарениядругого компонента.Предлагаемая совокупность приемовпозволяет получать как резкие гетеропереходы при полном разделении молекулярных потоков, так и вариэонныепереходы при частичном перекрытиипотоков соседних испарителей,При этом толщину варизонной области двухкомпонентной гетероструктуры 35задают через параметры, определяющиеобласть перекрытия молекулярных потоков двух испарителей следующей зависимостьюО Иф 2. 8 - 8 Еф е с,Е ч - +1 ч - +1Регулирование толщины варизоннойобласти гетероструктуры, образованнойразличными материалами, загруженнымив два испарителя, осуществляют воздействием на область перекрытия молекулярных потоков и достигают изменением одного из параметров: геометрияиспарители-подложка, скорость конденсации испаряемых материалов, скоростьдвижения подложки.Предлагаемый способ полученияполупроводниковых варизонных гетероструктур иллюстрируется примерами.П р и м е р 1. Получение полупроводниковых гетероструктур, образованных материалами А 5 е 9 и Аь 5,:Исходные материалы загружают вразличные испарители, разогретыедо 390 С и 370 ОС соответственно, которые обусловливают определеннуюскорость испарения. Испаряемый материал конденсируется на движущуюсяподложку. Расстояние между испарителями устанавливают равным 5 см, аиспарителей до подложки - 2 см. Привыбранной геометрии расположения искорости движения подложки равной3 мм/с на подложке конденсируютсяоба полупроводника, а толщина варизонной области структуры составляет1,57 мкм.Изменяя расстояние между испарителями, регулируют зону перекрытиямолекулярных потоков, и, соответственно, область варизонности. Для испарителей, установленных на расстоянии б см и 4 см, область варизонности имеет соответственно значения0,7 мкм и 2,5 мкм,С увеличением варизонной областипереход от одного материала к другому становится более медленным,плавным и более резким с уменьшениемваризонной области.Величину области вариэонности регулируют также взаимным расположением исларителей и подложки, Опускаяили поднимая один из испарителей илиоба, тем самым, расширяют или сужаютобласти конденсации из этих испарителей и, соответственно, изменяютобласть перекрытия молекулярных потоков, а, следовательно, и толщинуваризонной области в получаемом,слое.П р и м е р 2, Получают вариэонную структуру Аь 2 53-А 25 е 3 термическим испарением в вакууме иэ двух испарителей, установленных на фиксированном расстоянии друг от другаи от подложки, движущейся с постоянной скоростью, Температуры испарителей устанавливают соответственно370 вС и 390 цС, обеспечивая одинаковую скорость конденсации, равную0,2 мкм/с.Увеличением температуры второгоиспарителя достигают увеличения скорости испарения материала из него и773792 Формула изобретения Составитель А. ШубинРедактор Т. Кугрышева Техред И Асталош Корректор А. Гриценко Заказ 7521/72 Тираж 844 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, ;.(-35, Раушская наб., д.Подписное Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 тем самым изменяют состав паровойфазы в области смешанных молекулярных потоков, определяющий получениеструктур с различными варизоннымиобластями.При скорости конденсации А 5 е,равной 0,3 мкм/с толщина слоя вариЭонной области составляет 1,96 мкм,при 0,4 мкм/с - 2,4 мкм, при0,8 мкм/с - 3,2 мкм.Таким образом, увеличение скорости конденсации приводит к расши-рению вариэонной области,Н р и м е р 3. Получают варизонную структуру А 5 -А 5 е термичес 2ким испарением в вакууме из двух испарителей при постоянной скорости 5испарения, температуре испарителейи заданной геометрии расположенияиспарителей и подложки.При температурах испарителей 370 Си 3900 С получают скорость конденсации 2 О0,2 мкм/с для испарителей, установленных друг от друга на расстоянии5 см и от подложки - 2 см. Скоростьдвижения подложки 3 мм/с. При этихпараметрах получают варизонную область в слое толщиной 1,57 мкм.Изменение скорости движения подложки обратно пропорционально толщине получаемых слоев.Для скорости движения подложки6 мм/с, пятидесятипроцентное соотношение компонентов гетероперехода варизонной области находится на расстоянии 0,93 мкм от подложки, а дляскорости 3 мкм - на расстоянии1,87 мкм. 35Предлагаемый способ позволяет получать гетероструктуры на протяженных поверхностях. Процесс полученияконечного продукта является непрерывным, Кроме того, создается воэможность 4 Орегулирования параметров получаемых структур непосредственно при их изготовлении. В связи с тем, что исключен процесс диффузии и связанная с ней необходимость создания определенных температурных условий, получаемые структуры характеризуются лучшим качеством, равномерным распределением параметров, стабильностью свойств во времени.Предлагаемым способом получают варизонные структуры с различными толщинами варизонной области, с одновременным регулированием ее расположения по толщине всей структуры.Данный способ позволяет также получить резкие гетеропереходы, используя одновременное напыление материалов, составляющих структуру. Способ получения полупроводниковых варизонных гетероструктур путемтермического испарения в вакуумена движущуюся подложку при одновременном испарении материалов, образующих гетероструктуру иэ разных,преимущественно двух, испарителейо т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью управления параметрами структури улучшения их качества, подложкупоследовательно вводят в зону испарения одного из компонентов гетероструктуры, затем в зону регулируемого перекрытия молекулярных потоков,а затем в зону испарения другого компонента.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Царенков Б. В. ФТП, 6, 921,1972,2. Патент Великобритании М 1302206,кл. Н 1 К, опублик. 1973 (прототип).