Устройство для электрожидкостной эпитаксии

А,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ ОПИСА ЗОБРЕТЕНИЯ ЕЛЬСТ(71) Институт неорганической химии Сибирского отделения АН СССР (53) 621.315.592(088.8) (56) 1. Патент США У 3879235, кл. Н 01 С 7/38, опублик. 1975.2. Патент Великобритании В 1369023, кл . В 01 Л 17/06, опублик. 1974.(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕК 1 РОЖИДКОСТНОЙ ЭПИТАКСИИ ПОЛУПРОВОДНИ" Н АВТОРСКОМУ,.ЯУ 869386 КОВШ СОЕДИНЕНИЙ, включающее тигельдля раствора-расплава, держательдля крепления подложки, установленный с возможностью вертикальногоперемещения, токоподводы к подложкеи тиглю и электрические изоляторыдержателя и внутренней поверхноститигля, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения однородности слоев по толщине и электрофизическим свойствам, держатель выполнен в виде цилиндра с отверстиемв центре и установлен с возможностьювращения, а токоподвод к подложкевыполнен в виде прижимного винта измолибдена.1 869Изобретение относится к технологии полупроводниковых материалови касается выращивания полузпроводниковых пленок соединений А В , вчастности арсенида галлия, предназначенного для использования в приборостроении,Известно устройство пенальноготипа для выращивания полупроводниковых пленок из раствораерасплава дейст 10вием постоянного электрического тока. В этом устройстве подложка закрепляется в неподвижном нижнем блоке пенала, являющемся подложкодержателем, графитовым винтом-электродом 111.Недостатком этого устройства, ведущим к заметной неоднородностипо толщине и электрофизическим свойствам выращенных слоев, является отсутствие вращения подложки, а такжебольшое сопротивление контакта графит-контактный раствор-расплав.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является устройстводля выращивания полупроводниковыхпленок пропусканием Астоянногоэлектрического тока, содержащеецилиндрический тигель для растворардсплава, подложкодержатель с возможностью вертикального перемещения, выполненный в виде пустотелого кварцевого цилиндра, соединенного с кварцевой трубкой в центре,В трубку и цилиндр залит жидкий 35галлий, который служит токоподводомк подложке. Подложку помещают наимеющееся в верхней крышке держателя отверстие так, чтобы было касание с жидким галлием. После наращивания пленки держатель с подложкой вынимают из расплава и охлаждают 23.Неравномерное распределение плотности электрического тока на по 45верхности подложки, обусловленноетем, что токоподвод подведен не ковсей ее поверхности вызывает неравномерное осаждение на подложку. Кроме того, использование больших объемов галлия в качестве токоподводовможет привести к растворению подложки, вытравливанию в ней отверстия вместо контакта, приводящеек касанию галлия из держателя с раст 55вором-расплавом, а следовательнок прекращению роста пленки. Отсутст"вие крепления подложки к подложко 386 2держателю не позволяет сбрасыватьналипший раствор-расплав с подложки, что ведет к неконтролируемомуосаждению растворенного компонентана выросшую пленку после охлаждения подложки,Целью изобретения является повышение однородности выращенных слоевпо толщине и электрофизическимсвойствам.Цель достигается тем, что держатель подложки выполнен в виде цилиндра с отверстием в центре и установлен с возможностью вращения,а токоподвод к подложке выполненв виде прижимного винта из молибдена,На чертеже показано устройство,продольный разрез.Устройство содержит графитовыйтигель 1 с раствором-расплавом 2,.цилиндрический графитовый держательподложки 3 с прижимным винтом измолибдена 4, подложку 5, трубки изнержавеющей стали 6, служащие электрическими вводами в тигель и держатель, термопары 7, электрическийизолятор 8.Устройство работает следующим образом.На подложку 5 арсенида галлия,например й -типа, со стороны винтананосят токопроводящий контактныйсостав толщиной 50-100 мкм, состоящий из 24 вес,7 индия и 76 вес,галлия (температура плавления15 С), Подложку закрепляют в подложкодержателе 3 молибденовым винтом-токоподводом 4, предварительнопотравив злектрохимически полированную прижимную плоскость. (Например, в 152-ном растворе КОН в течение 2 мин при токе 0,5 А). Подложку, закрепленную в держателе, погружают в тигель 1 с насыщенным раствором арсенида галлия в галии (температура. эпитаксии 650-950 фС). Через расплав и подложку пропускаютпостоянный электрический ток (расплав-отрицательный полюс), и с помощью, например, электродвигателяпридают держателю подложки вращательное движение. Скорость вращенияпредпочтительна до 100 об/мин. Увеличение скорости вращения может привести к разбрызгиванию расплаваиз тигля, а также ухудшает морфологию пленки, Наращивание ведут впределах двух часов, затем держательТирай 352 Филиал ППП 1 Патег. Уигоррд, ул. 3 8 вынимают иэ раствора-расплава и вра" щают со скоростью 1000-2000 об/мин в течение 30-40 с для сбрасывания налипшего расплава.Полученные пленки имели ровную границу пленка-подложка и разброс . толщины выросшей пленки не превышал 10-153 ее среднего значения для времени наращивания от 10 мин до 2 ч. Измерения профиля легирования пленок по толщине показали, что пленки с концентрацией носителей д = 10 6 см однородны в пределах ошибки измерений 103.Выполнение держателя в виде ци" линдра с отверстием в центре и при 69386 4химным винтом токоподвдцом иэ молнбдена позволяет надежно закрепитьподложку и сбрасывать налипшийраствор-расглав после опыта быстрым вращением подложки, а такжеулучшает равномерность плотноститока, проходящего через подложку.Использование молибденового винтатокоподвода, который хорошо смачивается галлий-индиевым сплавом,позволяет значительно снизить контактное сопротивление винт-. контактный сплав и, вследствие этого,уменьшить величину Джоулева тепла,неоднородно выделяющегося в местеконтакта,1