Устройство для выращивания эпитаксиальных структур из газовой фазы

Союз СоветскихСоциалистическихРесяубпик ОП ИСАНИЕ цв 12 з 17ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТВЛЬСТВУ(51 М. Кл. Н 01 й 21/20 с присоединением заявки-Геауааретвенний кемнтетСаввта Мнннатрев СССРае делам нзебретеннйн еткритнй(45) Дата опубликования описания 21 06 78 Э. П. Бочкарев, Г. Б. Гольдин, О. Е. Коробов, В. Н. Маспов и ВП. Хпебников(72) Авторы изобретения Государственный ордена Октябрьской Революнаучнс исспедоватепьский и проектный инсгиредк оме;аялическ ой промышленности(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ ЭПИТАКСИАЛЬНЪХ СТРУКТУР ИЗ ГАЗОВбй ФАЗЫ Изобретение касается выращивания эцитаксиапьных структур, в частности может быть использовано для выращивания как. многослойных попупроводниковых структур, гак и полупроводниковой сверх- решетки. Известно устройство дпя выращиванияпопупроводниковой сверхрешетки иэ газовой фазы 111.то Внутри реакционной камеры на штокетзакреплен держатель подложки. На держателе подложки размещена подложка из арсенида гаппия. В верхней части реакци- И ойной камеры находится резервуар с гаппием. С наружной стороны реакционной камеры установпена печь для подогрева подложки и печь дпя подогрева эоны, где раэмешен резервуар с галпием. В качестйве источников используют газообразную смесь хпориде гаппия, арсинв и фосинайсостав которой над поверхностью подложки изменяется кпапанами, установпенными на газопроводах. 25,Диаметр реакционного объема камеры в которой были цопучены попажигепьные резупьтатьтй равен 15 мм.Установка с таким диаметром каме ры обпадает очень мапой производитець ностью, так как в ией за один процесс можно попучить одну структуру диаметром 10 мм.Известно,так же устройство дня выращивания эпигакснапьных структур из гаййвой фазы 21. Оно содержит вертикапьиый трубчатый реактор с шгуцерами дпя ввода и вывода газе-носителя, внутри которого находят ся два графитовых баока ддя креппеиия источников и подпакек, еяйеполненные в аиде п оских дисков. Рабочие ппоскост дисков распопажены параппепьно опии друй гому, Места креппения источников и подложек раскопсекены по периферии блоков. Блоки закреплены на штоках, связанных с приводами дпя вращения и перемещения блоков. Нагревагепи выпопнены с ппоскивт фронтом нагрева и установлены внутриреактора параллельно плоскостям соответствующих блоков.Недостатком известного устройства является то, что получаемые на этом устройстве структуры обладают неудовлетворительной величиной амплитуды изменеая состава, не превышаюшей 3-х моп % при толщине 100-200 А.Цепь изобретения - увеличение амлпи туды изменения состава в получаемых тонкоснойных эпитаксиапьных структурах. 1 аэто достигается тем, что в известном устройстве рпя выращивании,эпитакснал иых структур из газовой фазы, содержа щем вертикальный трубчатый реактор с штуцерами для ввода и вывода газа, рао ц попсокенные в нем блоки дпя кренпения источников и подножек, выполненные в виде параппельно установленных плоских дисков и снабженные средствами крепления подложек и источников по церифь рии бпок,ов, приводы дпя вращения и. перемещения, сочлененные с бпокамн с помощью штоков, нагреватели, выпопнецные с плоским.фронтом нагрева и.установленные внутри реактора парйппепьно нпоскос 25 тям соответствующих бпоковр место дпя крепления каждого источника ограждено со всех сторон бортиком, высота которого бопьае, чем тоацина источника, а отношение зазора между бортиком и под- зО ложкой к расстоянию между источником и подножкой составляет 0,1-0,01. Бортик макет быть выямнен из матерна а бнока и из материала источника.На фиг, 1 изображено устройство дпя 36 выращивания эпитаксиапьных структур иэ газовой фазы, разрез, на фнг. 2взаимное расцоиожепие блока источника и баока подножки с частичным вырезом дяя лучшего показа конструкций; нафиг.З 40 укрупненно изображен разрез бортика, разделяющий два соседних источника яа фиг. 4 - блок источника со стороны крепления источников, на фиг. 5 - блок я со стороны крепления подео жек.. Устройство содержит трубчатый реактор 1, метаппический водоохпаждаемый кожух 2, верхний фпанец 3, нижний фланец 4, графитовый бпок 5, щт.ок 6, при вод 7, нагреватель 8, кварцевую трубку 9, графнтовый блок 10, шток 11, уппогнения 12 и 13, привод. 14, нагреватель 15, кварцевую трубку 16, штуцеры 17 и 18, смотровые окна 19 и 20, бортик . 55 21, источник 22, подножку 23, средство крепления 24, В устройстве кварцевый трубчатый реактор 1 эакаочен в метаппический водоохпаждаемый кожух 2 Граитовый бпок 5 со средством креппения 24 источников 22 выполнен в виде плоского диска с бортиками 21, ограждающими со всех сторон каждый источник, и закреппен на штоке 6, соединенном с приводом 7. Средства креппения 24 выполнены, например, в виде винта с шайбой. Над графитовым блоком 5 установлен нихромовый нагреватель 8, заключен ный в кварцевую трубку 9. Трубка 9 выполнена в виде плоской спирапи. Кварцевая трубка 9 с нагревателем 8 через уплотнение (на фиг. не указано) крепится к верхнему фланцу Э.Под графитовым .блоком 5 параллельно его нижней ппоокоети установлен графитовый бкок 10 по периферии которого в углублениях размещены подложки 23, Средства крепления выполняются, например, в виде скоб. Штоки 6 и 11 через уплотнения 12 в верхнем Э и 13 в нижнем 4 фланцах выводятся к приводам 7 и 14 дпя вращения и осевого перемещения блоков 5, 10. Под блоком 10 размещен нихромовый нагреватель 15, заключенный в кварцевую трубку 16. Кварцевая трубка выполнена в вийе плоской спирали и через уппотне ния (на чертеже не указано) крепится к фпанцу 4, В верхнем фпанце 3 имеется штуцер 17 дня ввода в реактор газовой смеси, в нижнем флаще . штуцер 18 для вывода газовой смеси.В кожухе 2 имеются два смотровых окна 19 и 20, расположенные на одной осиеРабота устройства осущесищяется спедукишы обозом.На бпоке 10 по яериферии с помощью средств крепления размещают подложки 23 из арсениде галлия, а на блоке 5 шайбой 24 крепятисточники Улг и вф отличающиеся по составу так, чтобы подножки были перекрыты поверхностями источников.После сборки л герметизации устрой ства .с помощью катетометра через смотровые окна 19, 20 устанавливают необходимую величину зазора, например ЗОО мкм, между поверхностями подножек 23 и источников 22.Реркцяонный объем через штуцеры 17 и 18 продувают сначала инертным газом, потом водородом, и включают нагрева тели 8 у 1 5При достиженйи на блоке с источниками температуры 850-900 оС, а на блоке с подложками - на:50 оС ниже, в реактор 1 с водородом подаются пары реагента-носитепя, например, пары водыили НСФ. Затем включаются приводы 7.и 14 штоков 6, 11. Относительная скорость вращения устанвливается 1-2 об/мин.Через заданное количество оборотовграфнтовые блоки останавливаются и разводятсявПосле охлаждения устройства производится его разгрузка. Оптимальное отношение зазора между бортиком и подлюкой к расстоянию между источником иподложкой равное 0 1 00 1было определено экспериментальным путем. При отношении большем, чем 0,1, выход годных(по величине амплитуды изменения соста) заметно уменыиается. Соотношениееньше, чем 0,01, конструктивно неделесЬобраэно,Предложенное устройство обеспечилополучение тонкослойной структуры сверхрешетки, работающей в кинетическом днапаз оне. зВ 20-славной структуре на основетвердого раствораЯОР, Аъ, была получена амплитуда изменения состава не мунее 10 моль % при толщине слоев 150 А.Таким образом, применение бортиков,ограждазаиих кажаый ив источников, увеличило амплитуду изменения состава ввыращиваемых тонкоспойных структурахдо величины, необхщрвюой для изготовления приборов, работающих в кинетичеоком. диапазоне.Ф.ормупа изобретения"1, Устройство для выращивания эпнтахсиальных структур иэ газовой фее- 3содержащее вертикальный трубчатый реавтор с штуцерамн для ввода и вывода га за, расположенные в нем блоки для крепфпеняя источников и подложек, выполнен ные в виде параллельна установленных, плоских дисков и снабженные сведствами крепления подложек и источников по периферии блоков, приводы для вращения и перемещения, сочлененные с блоками с помощью штоков, нагреватели, выполненные с плоским фронтом нагрева и установленные внутри реактора параллельно плоскостям соответствующих блоков, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что с денио увеличения амплитуды изменении сзстава в твнкослойных структурах, место для крепления каждого источщвса ограждено со всех сторон бортиком, высота которо 4 го больше, чем толщина исторцаа, а ыи напение зазора между бортиками и под ложкой составляет 0,1-0,01.2. Устройство по .1, о т и и ч а в а е е с я тем, что бортик выполнен ав материала блока.3. Устройство по п.1, о т л и ч и зэщ е е с я тем, чтобортик выполнение материала источника.Источщви.нформации, принятые вввнимание при экспертизе:1.ЫаММСЕ А Е ЧорО агдМо 1 а беесопдос 1 о ьцрм 1 аИсефЮ. ЕСЕсЬосКЕе боб.ф 1971, 118,М 9, 1459 1483.2. Заявка М 2178952/26кл, Н 01 Ь 2 О 20 20.10.75нпиап ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 4080/49 ЦНИИПИ Госуд по деп 113035,ИосП одписн оекомитета Совета Министров СССРй и открытийРаушская наб., д. 4/5 Тираж 960рственногом изобретенива, Ж,