Устройство для электрожидкостной эпитаксии

СОЮЗ СОВЕТСКИХСВ/Ю ИЮЮЯРуРЕСПУЫИК 80.807691 фею С 30 В 19/06 . ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ . КТРОющеера-расржаев мин Ж ГОСУДЧфСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОНРЫГИИ. (71) Институт неорганическойСибирского отделения АН СССР(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕЖИДКОСТНОЙ ЭПИТАКСИИ, включаграфитовый тигель для раствоплава, графитовый подпожкодетель и изолирующий слой из нитридабора, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью улучшения однорсдности электрофизических свойств выращнваемых слоев, изолирующий слойвыполнен в виде покрытия на внутренней поверхности стенки тигля ина внешней поверхности стенки подложкодержателя при отношении тол"щины покрытия к толщине стенки1: 10-1:10 .25 ЗО 35 40 45ЯИзобретение относится к полупро водниковой технологии и касаетсяустройств для выращивания полупроводниковых пленок.Известно устройство для выращи-"вания полупроводниковых пленок иэраствора-расплава пропусканием постоянного электрического тока, в котором в качестве электрическогоизолятора для тигля с раствором-расплавом и держателя продложки используют плавленый кварц Г 1.Использование кварца в качествеизолятора приводит к необходимостисоздания сложных конструкций держателя подложки с монтажными приспособлениями. Кроме того, кварц прйиспользуемых высоких температурахвыращивания смачивается растворомрасплавом, из которого проводятнаращивание 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 температурахвыращивания он не смачивается расплавами, например, индия и галлияи не взаимодействует с ними. Кроме того, нитрид .бора является хорошим диэлектриком в широком диапазоне температур, что выгодно отличает его от обычно используемогокарбида кремния, проводимость которого значительна при температурахвыше 400 С,Наиболее близким по техническойсущности к заявляемому являетсяустройство для выращивания полупро 5водниковых слоев соединений А Виз раствора-расплава пропусканиемпостоянного электрического тока вграфитовой ячейке пенального типа Г 22.Устройство состоит из двух графитовых блоков, скользящих относительно друг друга. Верхний блокявляется тиглем для раствора-расплава, который заливают во вставленное в графитовом блоке кольцо изспрессованного нитрида бора. В ниж- .нем блоке, являющемся подложкодержателем, крепят подложку, которуюотделяют от верхнего блока пластиной-изолятором из нитрида бора свырезом на месте крепления подложки,2Недостатком указанного устройства является то, что изоляторы в форме пластин и колец, являются отдельными деталями устройства. ЗнаФчительная 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 изолятора 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 - 1:102На чертеже изображено устройство для электрожидкостной эпитаксии слоев полупроводниковых соединенийУстройство содержит графитовый тигель 1 диаметром, например 30 мм, раствор-расплав 2, подложкодержатель цилиндрической формы 3 с винтом-злектродом 4, прижимающим подложку 5 и обеспечивающим надежный электрический контакт ко всей подложке, токовводы 6, термопары 7, изолятор 8, представляющий собой диэлектрическое покрытие из нитрида бора толщиной 0,3.-30 мкм, нанесенное на. графит. Предпочтительная толщина покрытия для данного диаметра 1 мкм. Более толстые покрытия в процессе работы подвергаются растрескиванию, разрушаются, покрытие менее 3 мкмСоставитель Техред Т,Фанта Корректор Г. Огар 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 чФилиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 3механически непрочное и может нарушиться при эксплуатации,В устройстве выращивают эпитак"сиальные слои арсеннда галлия концентрацией носителей ь 5-10 смфдля нелегированного расплава и до.й = 5 10" см для расплава, пегированного теллуром. Радиальная не"равномерность толщины выросших пленок не превышает 153 от среднего,значения. Образцы показывают высокую степень равномерности распреде"ления легирующей примеси. Разбросконцентрации свободных носителейпо толщине пленки (20 мкм) не превышает точности измерений +107, приобщей концентрации свободных носителей 10 смь. Плотное скрепление со стенками тигля, а также незначительная толщина слоя изолятора-покрытия позволяет достичь максимально возможного безградиентного нагрева раствора-расплава и подложки, что приво 807691 4дит к получению равномерных по толщине и уровню легирования выращи"ваемых пленок. Использование покрытий в качестве изолятора позволяетконструировать ростовые ячейки срабочей зоной сложной конфигурациис заданным расположением контактных площадок. Графит по своим физическим свойствам (коэффициенту 1 О термического расширения, тепоопроводности, структуре) близок к нит"риду бора, поэтому йокрытие из нитрида бора на графите получаетсягладким, беспористым и без растрес кивания. Получаемое покрытие изнитрида бора механически прочное,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 попупроводниковых пленок также высокой 25 степени чистоты.