Способ получения р «-переходов

Союз Советских Социалистических РеспубликК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ Зависимое от авт. свидетельстваЗаявлено 06.1 Х,1965 ( 1025644/26-2с присоединением заявкиприоритет Кл, 21 д, 11/О ПК Н 011 Комитет по делам изобретениЯ и открцтиЯ при Совете Министров СССРата опубликования описания 30 67 Авторыцзобретенг А. Т. Гореленок и Б. В, Царенков зико-технический институт им, А, Ф. Иоффе АН СССаявнтсл ПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ р = гг-ПЕРЕХОДО 10 галлия и галлии за в графитовую либо Известны способы получения р - а-переходов в полупроводниках типа Агп В т путем эпитаксиальцого наращивания на монокристалл слоя полупроводника из жидкого раствора полупроводника Ац В 1 в элементе Ац Наращивание проводится в токе водорода, при этом летучие компоненты раствора уносятся водородом, в результате чего изменяет. ся состав исходного раствора, что сказывается ца качестве наращиваемого слоя,Предлагаемый способ позволяет получать наращиваемые р- или а-области заданной толщины и равномерно легированные до заданных концентраций. Кроме того, этим способом можно получать гетеропереходы типа монокристалл - твердый раствор.Для этого на исходную монокристаллическую пластину из полупроводника типа Ац В 1 г наносят слой элемента третьей группы, входящий или не входящий в состав исходного полупроводника, и помещают ее в ампулу, Туда же закладывают элемент пятой группы, входящий или не входящий в состав исходного полупроводника, и легирующую смесь. Ампучу откачивают и запаивают для того, чтобы процесс создания эпитаксиального р - а-перехода происходил в замкнутом объеме. Затем ампула нагревается, в результате чего происходит растворение части исходной пластинки в элементе Ац до получения равновесного раствора и насьщения его легирующеи примесью из паровой фазы. Затем снижают температуру системы, при этом происходит эпитаксиальное наращивание на церастворенную5 часть исходной пластинки легированного примесью слоя полупроводника Ац В,Кроме этого, можно производить наращивание эпитаксиальных слоев из предварительно приготовленного и нанесенного на исходную пластинку жидкого раствора полупроводника Ац Вг в элементе Ац,На чертеже представлены стадии созданияэпитаксиального р - а-перехода в арсенидегаллия.5 Поверхность исходной монокристаллическойпластинки арсенида галлия а- или р-типа идеально смачивают тонким слоем галлия длятого, чтобы получаемыйр - а-переход былплоским. %О Смачивание производят при 600 в 7 С;допустимая толщина слоя пластинки арсенида галлия, которая при этом растворится вгаллии, 5 - 10 мк. Количество галлия, которое нужно взять для смачивания, определяют5 по диаграмме растворимости арсенида галлияв галлии,Процесс смачивания осуществляют следующим образом.Пластинку арсенидаО кладывают раздельнос е 10 15 20 кварцевую лодочку, которую помещают в кварцевую 1 руб-Фс проточным водородом. Затем повышают температуру до 800 С и лодочку выдержйва 1 от Вйри этой температуре 10 - 15 мир,ущ тк, чтобы удалить с поверхностей арсенида галлия и галлия окисную пленку. Посте. эМРо снижает температуру до 600 - 700"С, заливают Гйдкий галлий на пластинку арсенида галлия и охлаждают до компатной температуры, при этом пластинка арсенида галлия идеально смачивается галлием.Эпитаксиальпое наращивание производят из жидкого равновесного раствора арсенида галлия в галлии, легированного донорной или акцепторной примесью. Равновесный раствор получают за счет растворения части исходной пластинки арсенида галлия в галлии, Жидкий раствор легируется примесью из паровой фазы, Температура растворения 800 в 8 С, а толщина слоя пластинки арсецида галлия, которая при этом должна растворится в галлии 50 - 60 мк. Количество галлия, которое нужно взять для растворения, определяют по диаграмме растворимости арсенида галлия в галл ии.Процесс производяг следующим образом, На пластинку арсенида галлия, смоченную галлием, наносят дополнительное количество галлия, необходимое для растворения слоя пластинки арсенида галлия заданной толщины, Пластинку помещают в кварцевую ампулу. В ампулу закладывают также мышьяк, чтобы не было диссоциации арсенида галлия, и легирующую примесь: донорную (Те, Яе и п.т.) либо акцепторную Хп, Сс 1 и т. п.), в таком количестве, чтобы в ампуле было насыщенное давление паров примеси в течение всего процесса. Ампулу откачивают до 10-д - 10 6 мм рт. ст, и запаивают, чтобы процесс создания эпитаксиального р - и-перехода происходил в замкнутом объеме. Затем ампулу помещают в печь.При этом пластина арсенида галлия, покрытая галлием, находится при температуре 800 - 850 С, а легирующая примесь и мышьяк - при температуре на 100 С ниже. Это необходимо для того, чтобы не было сплавообразования легирующей примеси с арсенидом галлия, Такой температурный режим поддерживают около 1 час. При этом жидкий галлий растворяет слой арсенида галлия заданной толщины, жидкий раствор арсенида галлия в галлии насыщается легирующей примесью из паровой фазы, легирующая примесь диффундирует в нерастворенную часть пластинки арсенида галлия как из жидкого раствора, так и из паровой фазы. В результате этого на нерастворенной части пластинки арсенида галлия получают равновесный жидкий раствор арсенида галлия в галлии, легиро ванный донорной либо акцепторной примесью. Кроме того, на пластинке арсенида галлия образуется паразитный диффузионный слой.Перед эпитаксиальным наращиванием паразитный диффузионный слой под раствором 30 35 40 45 50 55 60 65 растворяют путем кратковременного повышения температуры на 20 - 30 С.Эпитаксиальное наращивание слоя арсенида галлия из жидкого раствора на нерастворенную часть пластинки арсенида галлия производят путем поникения температуры в печи, При этом вначале скорость охлаждения составляет 3 град(мин. После снижения температуры на 100 - 150 С от температуры начала охлаждения скорость охлаждения повышается до 20 - 25 град(мин, После охлаждения до комнатной температуры слой галлия, оставцийся на поверхности пластины, и паразитный диффузионный слой удаляют.Предложенный способ позволяет получить р - п-переходы в других полупроводниках ти. па ЛцВ, при этом вместо галлия можно использовать индий, а вместо мышьяка сурьму, фосфор и т. и. В случае использования эле. ментов А цВ , не входящих в состав исходного полупроводника, можно получать гетеро- переходы типа: баАз - ба - Аз,; РбаАз - 1 п, баАз,бпАз - ба 1 п,Аз, Ри т. д.Предмет изобретения 1. Способ получения р - п-переходов, в полупроводниках типа АцВ путем эпитаксиального наращивания слоя полупроводника на исходной полупроводниковой монокристаллической пластине из жидкого раствора полупроводпцка Ац В 1 в элементе Ац, отличаюиийся тем, что, с целью получения р- или и- области заданной толщины, равномерно легированной до заданных концентраций акцептороь или доноров, на исходную пластину наносят слой элемента третьей группы, входящий или не входящий в состав исходного полупроводника, помещают ее в ампулу, в которую также закладывают легирующую примесь и элемент пятой группы, входящий или не входящий в состав исходного полупроводника, откачивают и запаивают ампулу, после чего нагревают ее до получения равновесного жидкого раствора.2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью получения р-области на п-баАз, на исходную пластину наносят слой галлия, помещают ее в ампулу с цинком и мышьяком, откачивают и запаивают ампулу, после чего нагревают ее до получения равновесного жидкого раствора арсенида галлия в галлии,3. Способ по п, 1, отличающийся тем, что, с целью получения гетероперехода на п-баАз, на исходную пластину наносят слой индия, помещают ее в ампулу с цинком и мышьяком, откачивают и запаивают ампулу, после чего нагревают ее до получения равновесного жидкого раствора арсенида галлия в индии.4. Способ по п, 1, отличающийся тем, что, с целью получения гетероперехода на п-баАз, на исходную пластину наносят слой индия,196177 Рапп 8 вр баА У Ба, пеацро 3 анныд примесью остдвптслв Г. В. Корниловаекред Т. П. Курилко Корректоры: Н. И. быстрови Е. Н. Гудзов Громо дакто аказ 1922/16 Тираж 535 ПодписНИИПИ Когнптета 1.делан изобретений и открытий при Совете Министров СССМосква, Центр, пр, Серова, д. 4 Типография, пр, Сапунова,гол ецают ее Б 3 а пул с ци коы и г 1)осфо 1)оъ 1, откачивают и запаивают ампулу, после чего иагпева 1 от ес;,о полчеиия ,)звиовес 11 ого кидкого 11 аст 1;ора - блАз, Р 1, в иилии.