Устройство для получения пленок халькогенидов из паровой фазы

,ОО С) 1 С,аваева (Иэоб выращив может бь однород фазы в ги под- обьевляет держав 2 из цевые ных по уменьш а схема расположедложки в реакторе ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОУСТВО СССР(71) Институт физики полупроводников СОАН СССР(72) Ю,Г,Сидоров, В,С,Варавин и Н,И.Козырь56) Ец 1 те О.й., Зтецег Е., ОгомЬ апсргорегтез о 1 Н 91-х Сбх Те ертайа ауегз//.Арр.Роуз, - 1969. ч,40, - М 11. - Р 45594568.АптсЛе ,А., Кгаиз Н, Ргерагабоп апбтгапзрогт ргорегтез о 1 ертаба. Н 9 Те6 пауз.// .Роуз, Сает. Яобз, - 1969. -чо,30.М 2, - р.243-248,Васильева Л.Л. Моделирование процессов осаждения диэлектрических слоев из газовой фазы в реакторах пониженногодавления (совместные проблемы физической химии поверхности полупроводников),Отв,.ред. Ржанов А,ВРепинский С,М. -Новосибирск: Наука, 1988, - с.152-176.РотгоазЫ ат а, Н 9 Ь сараЫту, цоазсоЗеб дгоай зузтев аког зойегаа чараоцгревазе ертаха о 1,(Нц, Сб) Те,О ТЫп ЗобРйз. - 1988, - 161, - с,157 - 169. ретение относится к технологии ания пленок полупроводников и ть использовано для выращивания ных по толщине пленок из паровой адиенте температуры,ль изобретения - получениеоднородтолщине пленок теллурида ртути иение расхода ртути..,Ю, 1807102 А 151)5 С 30 В 23/02, 29/48 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛЕНОК ХАЛЬКОГЕНИДОВ ИЗ ПАРОВОЙ ФАЗЫ(57) Использование; полупроводниковаятехника, Устройство включает горизонтальный кварцевый реактор и установленный. внутри него подложкодержатель в виде квазизамкнутого обьема, соединенного с эффузионной ячейкой для ввода одного изкомпонентов. Подложкодержатель выполнен в виде кварцевой трубки, снабженнойпористой перегородкой, отделяющей секцию для размещения халькогена, параллельно которой установлена подложка,Напротив подложки в конце трубки размещена эффузионная ячейка для ртути, Обес- фпечено получение однородных по толщинепленок теллурида ртути при уменьшении еерасхода.3 ил,На фиг.1 показан предложенны ложкодержатель с квазизамкнутым мом. Подложкодержатель предста собой кварцевую трубку (подложко тель) 1, в которой находятся пластин пористого графита, подложка 3 и квар кольца 4.На фиг.2 приведен ния источников и поеверу);:, а фиг,З гел 1 пературный г 1 рофиль а реакторе, Схема на фиг 2 включает; 1 кварцевый подложкодержатель; 2 - пласти. ну из пористого графита; 3 подложку; 4 - кварцевые кольца: 5 - кварцевый реактор; 6 - источник теллура; 7 - источник ртути,Для проведения процесса роста в кварцевый реактор 5 последовательно загружаются источник теллура 6, подложка 3 и источник ртути 7, Расположение источников и подложки в реакторе фиксируется при помощи кварцевых колец 4. Реактор откачивается и заполняется водородом, предварительно пропущенным через палладиевый очиститель, После этого источники и подложка выводятся на заданный температурный оежим, Подложка находится в квазизамкнутом обьеме, поэтому потоки паров к подложке поступают за счет диффузии через пластину из пористого графита, Следовательно, конвективный и диффузионный потоки паров разделены пластиной из пористого графита и между графитовой пластиной и подложкой происходит только диффузионной массоперенЬс.Увеличение толщины пластины увеличивает диффузионное сопротивление потоку компонентов на поверхность подложки и уменьшает скорость роста пленки теллурида ртути, Поэтому толщина пластины должна быть минимальной, В нашем случае минимальная толщина пластины определялась размером зерен в графите- при уменьшении толщины пластины до 3 - 4 мм в пластине появлялись отверстия размеров до 1 мм, создающие участки ускоренного поста на подложке, Толщина графитовой пластины бралась равной 5 мм. Расстояние между графитовой пластиной и подложкой равняется 3 - 5 мм, Экспериментально установлено, что при расстояниях, больших 5 мм, неоднородность толщины выращенной пленки увеличивается, При расстояниях меньше 3 мм падает скорость осаждения.Температура источника ртути выбирается таким образом, чтобы обеспечить давление паров ртути р(Нд) = 0,5 - 1 атм. Это давление должно быть больше давления диссоциации теллурида ртути, соответствующего температуре подложки, но не слишком велико, так как с ростом давления паров ртути падает скорость роста пленок теллурида ртути, Для уменьшения расхода ртути используется квазизамкнутый реактор без потока водорода в процессе проведения эпитаксии, причем источник ртути ставится на выходе из реактора и диаметр его подбирается близким к внутреннему диаметру реактора, чтобы минимизировать количество ртути, выходящей из горячей зоны в холодные части реактора. Величина зазора л 1 ежду источникол 1 ртути и стенками реактора равняетсч 1-2 мм, При расстояниях, больших 2 мм. источник ртути не является для реактора заглушкой и в холодных частях реактора происходит конденсация большого количества ртути, вышедшей из горячей эоны реактора. При расстояниях, меньших 1 мм, невозможно осуществить загрузку кварце- "0 вого источника ртути в кварцевый реакториз-за эллиптичности кварца, Конструкция источника ртути обесг 1 ечивает уплотнение выхода из реактора, достаточную вместимость по ртути и создание необходимого 15 давления паров ртути в реакторе.Давление паров теллура на два порядкаменьше, чем давление паров ртути, и перенос теллура в сторону подложки осуществляется за счет градиента температуры.20 Увеличение температуры источника теллураприводит к увеличению скорости роста пленки вплоть до нарушения гладкости поверхности пленки, то есть до образования капель на поверхности выращенной пленки.25 При уменьшении температуры источникателлура скорость роста пленки уменьшается. Температура подложки равняется 440 - 540 О С. В этом температурном диапазоне были выращены пленки теллурида ртути без 30 морфологических дефектов поверхности.При увеличении температуры подложки скорость роста пленки увеличивается, а качест ве поверхности ухудшается вплоть донарушения гладкости поверхности выра щенной пленки, при уменьшении температуры подложки скорость роста пленки резко уменьшается до прекращения роста пленки.Размер используемых для роста подложек определяется размером подложкодер жателя, который, свою очередь, зависит отразмера реактора, При росте использовались подложки диаметром 25-30 мм. П р им е р, Устройство для выращиванияпленок теллурида ртути иэ паровой фазы, содержащее источник теллура, источник ртути и подложку, расположенную на подложкодержателе.,П одлож коде ржател ьпредставляет собой кварцевую трубку, в ко торой на расстоянии 3 - 5 мм от подложкинаходится пластина из пористого графита.Источники и подложка располагаются в квазизамкнутом реакторе и источник ртути выполнен в виде заглушки реактора так, что 55 зазор между источником ртути и стенкамиреактора равняется 1-2 мм.Однородностьтолщины по поверхностиподложки пленки теллурида ргути, выращенной в течение 120 мин, следуюгцая; придиаметре пленки 20 мм толщина пленки со 1807102ставляет Ь = 13,9 ф 0,5 мкм 1 доверительнэя вероятность а - . 0,99).Пс сравнению с прототипом, предлагаемое техническое решение имеет следующие технико-экономические преимущества.Изобретение позволяет получить пленкителлурида ртути однородной толщины по поверхности подложки потому, что при росте оптимальные потоки пэров ртути и теллура поступают к подложке только эа счет диффузии и обеспечено равномерное введЕние осаждаемых компонентов в диффузионную зону. Таким образом, выполняется условие равномерного поступления потоков паров к подложке,Техническое решение опробовано для выращивания пленок Н 9 Те на подложках СбТе. Необходимость однородности пленок теллурида ртути по толщине в нашем случае определялись назначением этих пленок. Они использовались для приготовления пленок твердых растворов теллуридов кадмия иртути методом изотермической диффузии. При этом теллурид кадмия поступал из подложки, а состав твердого раствора определялся толщиной пленки теллурида ртути, температурой и продолжительностью отжига. Понятно, что неоднородность толщины пленки теллурида ртути приводит к неоднородности состава твердого раствора. Требования к однородности твердых растворов высокие, Конечной характеристикой качества пленок теллурида ртути в . нашем случае являются свойства приготовленных из них пленок твердых растворов. (;использованием предлагаемого уст ройсвэполучены пленки твердых растворов теллуридов кадмия и ртути с параметрами. типич 5 ными для пленок твердых растворовтеллуридов кадмия и ртути, выращеннымииз паровой фазы; и - 1 Е+15 и порвижностьносителей заряда 30000-50000 см /В с. р =1 Е+16 и подвижность до 400 см /В с и вре 10 мя жизни в материале и-типа 2 Ес при 77К.Типичная однородность пленок по составу по площади пластины диаметром 25мм составляет х = 0,200; 0,220; 0,205; 0,212;15 0,209, что удовлетворяет приборным требованиям при изготовлении многоэлементныхфотоприемников,формула изобретен ияУстройство для получения пленок халь 20 когенидов из паровой фазы, включающеегоризонтальный кварцевый реактор и установленный внутри него подложкодержательв виде .квазизамкнутого объема, соединенного с эффизуионной ячейкой для ввода од 25 ного из компонентов пленки, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью получения однородных по толщине пленок теллурида ртутии уменьшения расхода ртути, подложкодержатель выполнен в аиде кварцевой трубки,30 снабженной пористой перегородкой, отделяющей секцию для. размещения халькогена, параллельно которой установленаподложка, а напротив нее в конце трубкиразмещена эффузионная ячейка для ртути,35орректор Г,Ко Волков Редакто Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10. каз 1362 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5