Способ жидкофазной эпитаксии методом испаряющегося растворителя

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК ЯО Т еталлурк полу(57) Из гии пол бретение относится к проводников, а имени но- имногослойных п ют неп асплава закрьегородкой, а цаемо для получения упроктурнност ереходов межди до контакт у выращив подложк чению о воднико л ных стрпромышл ых эпитаксиал проводниковой тво для п орфологию вынепроницаемо перегородкои кта подложки лучши даляют и позвол ращиваемь лучить локаль х стру е после конт раство ную эп ксию, а так золучи ром-расплав ы,и п способа:ресыщеннослоев стр ст слоев израствора-рас туры из квази аранее п способаун 1 сблок 3ряющими лава и рост авновесного у с россяк 7 д асплава, В перво товыми камерами растворами-распл перемещения пол с вариантакрывают при температур ористую перевигают гермети авами уна с я пор о одложкой тых полу то эпитаксиигородку,для иерем чег ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕН А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) СПОСОБ ЖИДКОФАЗНОЙ ЭПИТАКСИИМЕТОДОМ ИСПАРЯИЩЕГОСЯ РАСТВОРИТЕ Изобретение относится к металлургии полупроводников, а именно к получению одно- и многослойных полупроводниковых эпитаксиальных структу для полупроводниковой промьшшенностиЦелью изобретения является улучше ние морфологии выращигаемых структур, получение локальной:зпитаксии, а также получение резких переходов между выращиваемыми слоями.На чертеже показан тигель для реапизации предложенного Тигель содержит пол лением для подложки 2,)5 С 30 В 19/00, Н 01 Ь 21/2 кие переходы между выращиваемыми слоями. Подложку приводят в контакт сраствором расилавом олово - германиймышьяк. Пористую полупроницаемуюперегородку размещают на расстояниине более 4 мм от поверхности подложки. В качестве газа-реагента используют йодистый водород давлением20 мм рт.ст. Для получения локальной.эпитаксии часть поверхности раствораплавом его поверхность закрывают ницаемых перегородок, шток 9 для перемещения удаляемой герметичной крышки 1 О, сменную подвижную пористую полупроницаемую перегородку 11, сменную подвижную пористую иолупроницаемую перегородку 12, пластину 13 со сменными подвижными пористыми полупроницаемыми перегородками и фаски 14 пористой перегородки.Возможны по крайней мере два изотермических варианта осуществленияную крышку 10 так, чтобы перегородкас порами была закрыта или устанавливают пластину 13 с пористыми перегородками с помощью штока 8 в положение, когда камеры роста закрыты.Впускают в реактор гаэ-реагент,открывают крьш 1 ку 10 (или пластину 13 устанавливают в положение, когда однаиз камер блока 3 закрыта пористойперегородкой на расстоянии не более4 мм от подложки). Через время, необходимое для создания пересьшения,,закрывают ростовую камеру как описа;,но выше и вводят в нее подложку перемещением ползуна 1 штоком 7, В результате контакта между пересыщеннымрасплавом и подложкой, на последнейобразуется эпитак"иальная пленка,Во втором варианте подложку перемещением ползуна 1 штоком 7 вводятв насыщенный при температуре эпитаксии и закрытый крышкой 10 (или плас. тиной 13) расплав. После полученияконтакта между расплавом и подложкой 25перемешают пористую полупроницаемуюперегородку 11 (или аналогичную перегородку 12 меньшей площади для получения локальной эпитаксии) в положениенад расплавом на расстояние не более 4 мм от подложки. Газ-реагент через поры пластины взаимодействуетс расплавом, образуя летучее соединение, возникает пересыщение и напластине образуется эпитаксиальнаяпленка. Прекращение роста получаютперемещением крышки 10 над пористойперегородкой (или перемещением пластины 13 в положение, когда камерароста закрыта, а пористая перегородка сдвинута с камеры, роста), Прибольшом расходе растворителя пористая перегородка может перемещаться внаправлении к держателю подложек поддействием своего веса. Пористая перегородка может быть изготовленапутем прессования крупнозернистогопорошка из графита или сверленияв сплошной графитовой пластине отверстий диаметром 150-200 мкм с расстоя 50кием между центрами отверстий 250300 мкм,П р и м е р 1. Локальные слои выращивают из расплпва галлия Са, насыщенного мышьяком, при 600 С. В частности выращивают локально полоски55р-типа СаАз толщиной О, мкм, легиро,ванные Са в качестве активного слояимпульсного инжекционного лазера на гетероструктуре СаАз - СаА 1 Аз. Для этого полупрозрачную перегородку изготавливают из пластины монокристаллического кремния толщиной 300 мкм, в которой методами фотолитографии и селективного травления формируют Ч-образные параллельные сквозные канавки так, чтобы вершины канавок образовывали систему параллельных щелей с шириной 10 мкм. Затем пластину термически окисляют до образования на ней прочного окисла 80 2, который защищает ее от раэрущения расплавами и галогенидами.На подложке СаЛя марки АГЧТ обычным методом (со снижением температуры) в тигле предварительно выращивают последовательно буферный слой СаЛз, ограничивающий слой А 1 О СаАз толщиной2 мкм и ограничивающии слой А 1,Са Аз (2 10 см )толщиной 1,3 мкм. После этого температуру стабилизируют на уровне 600 С, полупроницаемую перегородку из кремния прижимают к расплаву галлия, насыщенного мышьяком. Подложку СаАз размещают в углублении ползуна, причем толщина подложки 160 мкм при глубине углубления 200 мкм. Таким образом, при прижимании перегородки к расплаву под перегородкой образовывался слой расплава 40 мкм. Затем над перегородкой пропускают в течение 60 с газовую смесь йодистого водорода с газом-носителем водородом (парциальное давление НТ составляет 15 мм рт.ст,). В результате взаимодействия НТ с расплавом галлия через систему параллельных щелей перегородки галлий испаряется и вдоль щелей создается пересыщение по мьппьяку. В течение 60 с под щелями на слое А 1 СаАз растут полоски СаАв активного слоя гетероструктуры. Благодаря диффузии мышьяка в жидкой фазе скорость роста на подложке непосредственно под щелью выше, чем на периферии, поэтому в поперечном сечении полоски были серповидными и максимальная толщина в центре полоски 0,1 мкм, Ориентировочно ширина полосок на толщине 0,05 мкм составляет около 40 мкм. Измерения были сделаны с помощью мало- углового сечения методом окрашивания, слоев анодным окислом. Толщина переходных слоев оценивалась по изменениюОокраски и была не более 100 А, До настоящего времени по литературным5 15 данным такой формы полоски для лазеров выращивали только на профилированных подложках.После формирования системы полосок их заращивают обычным методом со снижением температуры слоями Р - А 1 д Са Аз (3 10" см ) толщиной " 2 мкм, сильно легированным слоем СаАз (5 1 Осм ) толщиной: О, 5 мкм и слоем М-типа А 1 Са Аз (,-10-7 см )3О,Ф 05толщиной около 1 мкм для формирования встречного перехода, ограничивающего растекание рабочего тока в лазере. После эпитаксии методом фотолитографии и химического травления в верхнем слое А 1 Са Аз протравливают контактные канавки шириной 30 мкм на всю глубину этого слоя и поверх всей структуры формируют металлический. контакт, Таким образом, ток через структуру в плоскости р-и-перехода ограничивается шириной канавки в верхнем слое СаА 1 Аз.Использование локальной изотермической эпитаксии позволяет в едином цикле эпитаксии получить лазерную структуру, обеспечивающую большую импульсную мощность излучения. Плотность порогового тока более 1 кА/см2 Описанные в литературе лазерные структуры с полосковым активным слоем делают двухэтапным методом эпитаксии, при котором выращивают сплошной . активный слой СаАз, затем прерывают эпитаксию, вытравливают меза-структуры, а затем делают вторую эпитаксию для заращивания меза-структурП р и м е р 2. На подложке герма. - ния ГДГ,00045. толщиной 300 мкм из раствора-расплава олово - гермао ний - мышьяк толщиной 3 мм при 450 С выращивают сплошную пленку германия и-типа толщиной 1 мкм. В качестве источника в расплав вводят германий типа ГЭМ,001, Давление йодистого водорода 20 мм рт,ст. Перегородка гра 81786 6фитовая с отверстиями диаметром200 мкм и расстояниями между центрамиоколо 300 мкм. Длительность процесса100 с, После эпитаксии вплавляют омические контакты из шариков олова диаметром 50 мкм. Затем электрохимическим обтравливанием 5 Е-ным раствором щелочи (КОН) формируют меза-структуры и измеряют вольтамперные характеристики р-и-переходов. Измерения показали, что на границе подложка - пленка формируется резкий туннельный р-ипереход с плоскостью пикового токапорядка 10" А/см , что приблизительногсоответствует толщине перехода 100 А,Ф о р м у л а и з обретения20 1, Способ жидкофазной эпитаксииметодом испаряющегося растворителя,включающий прапускание над растворомрасплавом газа-реагента при контактеподложки с раствором-расплавом в25 изотермических условиях, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью улучшения морфологии выращиваемых структур, к поверхности раствора-расплавана расстоянии не более 4 мм от под 30 ложки прижимают пористую перегородку,непроницаемую для раствора-расплаваи пропускающую газ-реагент,2. Способ по п,1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью получения локальной эпитаксии, часть поверхности раствора-расплава закрывают непроницаемой для газа-реагентаперегородкой.3 Способ по п,1, о т л и ч а ю 40 щ и й с я тем, что, с целью получения резких переходов между выращиваемыми слоями, до контакта подложкис раствором-расплавом поверхностьраствора-расплава закрывают непрони 45 цаемой перегородкой и удаляют ее после контакта подложки с растворомрасплавом.1581786 га-рогеищ ктор Т. Пал одписное КНТ СС Производственно-издательскиц комбинат "Патент", г, Ужгород, ул арина, 1 Составитель Н, Ярмоледактор Т. Лазоренко Техред Л,Сердюкова Заказ 2069 Тираж 352ВНИИПИ Государственного комитета по изобретения113035, Москва, Ж, Раушская и открытиямб д, 4/5