Способ получения многокомпонентных структур методом молекулярно-лучевой эпитаксии

 

Изобретение относится к техноло ии полупроводниковых материалов, в частно сти к технологии выращивания многокомпонентных тонкопленочных структур методом молекулярно-лучевой эпитаксии в соер вы соком вакууме. 06еспеиивает увеличение процента использования исходных компонентов Способ включает испарение исходных компонентов и осаждение слоев на подложку из молекулярных пучков, плотность которых задают в соответствии с требуемым составом глоев Осаждение ведуг имгульсно За один импульс проводят осаждение всех компонентов п гем одновременного от оытия и последуюи -то закрытия ячеек испаритетей Продолжительность импульса при отгрытом состоянии устанавливают равной среднему времени жизни атомов и имеющих наименьший коэффициент прилипания из всех осаждаемых на подложку компонентов, а продолжительность импульса в закрытом состоянии устанавливают равной или полыней продолжительности импульса в открытом состоянии Достигнуто 80% испопьзования исходных компонентов при получении струк:ур на основе GaAs 1 ил Ь С

союз советских социалистических

РЕСПУБЛИК (я)я С 30 В 23/08, 29/40

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4479372! 26 (22) 22.06.88 (46) 23.10.91. Бюл. M 39

Ф (72) В.А.Кемарский, Н.А,Кульчицкий и М.С.Нидираш вили (53} 621.315,592 (088,8) (56) Yoshiji Horikoshl at а!. Lowtemperature Growth of GaAs and А16абаАз Quantum — 1Лей Layers by Modified

Molecurar Beam Eoitaxy. — Jap. J, "Appi, Phys"., 1986, ч.25, 1Ф 10, р. 868 — 870, Part 2.

Hesman М,А. at aI.Atomic! ayer epltaxy of

С01-хМпхТе growth on CdTe (111) В

substrates. - * J, Cryst. Growth ", 1984, 66.

bh 2, р.480 — 483, (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СТРУКТУР МЕТОДОМ МОЛЕКУЛЯРНО-ЛУЧЕВОЙ ЭПИТАКСИИ (57) Изобретение относится к технологии полупроводниковых материалов, в частности к технологии выращивания многокомпонентных тонкопленочных структур методом

Изобретение относится к технологии полупроводниковых материалов, в частности к технологии выращивания многокомпонентных тонкопленочных структур методом молекулярно-лучевой эпитаксии в сверхвысоком вакууме.

Целью изобретения является увеличение процента использования исходных компонентов.

Пример. Проведение молекулярно-лучевой эпитаксии предлагаемым способом позволяет устранить из пространства между источниками молекулярных пучков и, Ю» 1686043 А1 молекулярно-лучевой эпитаксии в сверхвысоком вакууме. Обеспечивает увеличение процента использования исходных компонентов. Способ включает испарение исходных компонентов и осаждение слоев на подложку из молекулярных пучков, плотность которых задают в соответствии с требуемым составом слоев. Осаждение ведут импульсно. За один импульс проводят осаждение всех компонентов путем одновременного откоытия и последующего закрытия ячеек испарителей. Продолжительность импульса при открытом состоянии устанавливают равной среднему времени жизни атомов и молекул, имеющих наименьший коэффициент прилипания из всех осаждаемых на подложку компонентов, а продолжительность импульса в закрытом состоянии устанавливают равной или большей продолжительности импульса в открытом состоянии. Достигнуто 800ь использования исходных компонентов при получении структур на основе GaAs. 1 ил. подложкой области сформировавшиеся газовые фазы, в результате чего большее количество атомов и молекул, составляющих молекулярные пучки, достигают поверхности подложки, увеличивая процент использования исходных веществ.

При проведении молекулярно-лучевой эпитаксии часть атомов или молекул молекулярных пучков, адсорбированных на поверхности подложки или растущей пленки, спустя некоторое время, определяемое как среднее время жизни атомов или молекул, осажденных на поверхности подложки, 1686043

55 десорбируется с подложки, образуя поток, направленный встречно первичным молекулярным пучком.

В результате после начала процесса осаждения, т.е. открывания молекулярных пучков наряду с потоком атомов и молекул, летящих на подложку, формируется поток атомов и молекул, десорбированных с поверхности подложки, интенсивность кото рого экспоненциально возрастает во времени с постоянной времени, равной среднему времени жизни атомов или моле1

;кул на поверхности подложки, которое оп. ределяется формулои: т = т> . ехр(Ео/RT ) где г — время жизни атомов или молекул на поверхности подложки;

Ер — теплота десорбции атомов или молекул с поверхности подложки;

R — универсальная газовая постоянная;

Т вЂ” температура подложки; го — постоянный коэффициент, зависящий от материала подложки и состава молекулярного пучка и определяемый экспериментально.

После закрывания молекулярных пучков интенсивность потока десорбированных атомов или молекул ат подложки спадает по времени также по экспоненте и с той же постоянной времени, равной времени жизни атомов или молекул на поверхности подложки.

Вследствие десорбции атомов и моле, кул, осажденных на подложку компонентов,, имеющих низкие коэффициенты прилипа, ния, например, как коэффициенты прилипания ртути или цинка, равные 10 — 10, образуются наиболее мощные встречные потоки атомов или молекул, интенсивность которых всего на десятые или сотые доли процента меньше интенсивности исходных пучков. Поэтому продолжительность закрытого или открытого состояния устанавливают по времени жизни атомов и молекул, имеющих наименьший коэффициент прилипания из всех осаждаемых на подложку компонентов. В течение времени закрытого состояния газовая фаза, образовавшаяся вблизи подложки в результате взаимодействия налетающих и десорбированных атомов и молекул, полностью осаждается криопанелями сверхвы соковакуумной технологической камеры.

На чертеже приведены зависимости интенсивности молекулярных пучков от времени, где 1 — зависимость для первичных молекулярных пучков, 2 — зависимость для потока десорбированных атомов и молекул при непрерывном осаждении компонентов, 3 — зависимость для потока десорбированных атомов и молекул при импульсном осаждении (по предлагаемому способу), Площадь, ограниченная кривыми 2 и 3 и осью времени, отображает число десорбированных атомов или молекул за время t.

При непрерывном осаждении в течение достаточно длительного периода почти все атомы или молекулы, попадающие на поверхность подложки, оказываются десорбированы с нее, т.е. площадь под кривой

2 при достаточно большом времени т равна площади под линией 1, описывающей количество частиц, приходящих из первичных молекулярных пучков. При импульсном осаждении по предлагаемому способу площадь под кривой 3 значительно меньше площади под линией 1 в каждом цикле осаждения.

Предлагаемый способ молекулярно-лучевой эпитаксии реализуют следующим образом.

Сверхвысоковакуумная установка молекулярно о-лучевой эпита ксии загружается двумя ячейками-испарителями источников молекулярных пучков мышьяка и галлия.

На подложкодержатель устанавливают молибденовый блок с укрепленной на нем с помощью пружинных зажимов подложкой, вырезанной из GaAs по плоскости (ill) и имеющей диаметр 22 мм и толщину 0,8 мм.

Камеру герметизируют и откачивают до вакуума 5 10 торр.

- о

После откачки камеру прогревают дополнительно в течение 3 ч при 250 С, При этом в криопанель, окружающую источники молекулярных пучков, подают холодную воду для предотвращения распыления загруженных в ячейки материалов, После трехчасового прогрева все криопанели установки заливают жидким азотом, кратковременно в течение 5 мин прогревают источники молекулярных пучков при 930 С для их обезгаживания при закрытых заслонках пучков, после чего температуру ячейки с галлием устанавливают равной

910 С, а темперару ячейки с мышьяком равной 580 С. Затем осуществляют кратковременный нагрев подложки до 820 С, в течение 30 с, после чего снижают ее до

560 С. После проведения этих операций установка готова к проведению технологического процесса.

Для определения продолжительности открытого и закрытого состояния пучков либо экспериментальным путем, либо из научно-технической информации определяют среднее время жизни атомов и молекул испаряемых веществ для осаждения их на под1686043

lO

О1;

l D

Д 4

0 I 2 3 4 5 5 7 8 9 т0 вэс. и, с

Составитель В.Безбородова

Редактор А.Шандор Техред М,Моргентал Корректор О.Кравцова

Заказ 3579 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент",.г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ложку из данного материала, после чего находят среднее время жизни на поверхности атомов или молекул, имеющих наименьший коэффициент прилипания. В данном случае коэффициент прилипания и среднее время жизни молекул Аз2 широко изменяются в зависимости от количества несвязанных атомов Оа на поверхности подложки ОаАз, При указанной температуре подложки и интенсивности пучков Ga u Asz при указанных температурах источников среднее время жизни Оа и Аз примерно равно 10—

12 с. Отсюда устанавливают продолжительность открытого состояния, равную 10 с, продолжительность закрытого состояния, равную также 10 с, После определения всех временных параметров технологического процесса открывают одновременно заслонки обоих пучков на 10 с, после чего одновременно закрывают на 10 с, Зтот процесс эпитаксии продолжают до тех пор, пока не будет достигнута заданная толщина вы ращиваемой пленки, которую определяют либо по общей продолжительности процесса, либо с помощью предусмотренных в установке технических средств, например кварцевого измерителя толщины. После этого прекращают нагрев источников пучков и подложки.

Процент использования исходных компонентов определяется из расчета плотностей десорбированного и падающих потоков и интегрирования данной зависимости.

Использование предлагаемого способа молекулярно-лучевой эпитаксии поэво5 ляет увеличить процент использования исходных компонентов до 80 .

Формула изобретения

Способ получения многокомпонентных

10 структур методом молекулярно-лучевой эпитаксии, включающий испарение исходных компонентов и осаждение слоев на подложку из молекулярных пучков, плотность которых задают в соответствии с

15 требуемым составом слоев. при импульсном открывании и закрывании ячеек-испарителей, отличающийся тем, что, с целью увеличения процента использования исходных компонентов за один

20 импульс проводят осаждение всех компонентов путем одновременного открытия и ,последующего закрытия ячеек-испарителей, продолжительность импульса при открытом состоянии устанавливают равной

25 среднему времени жизни атомов и молекул, имеющих наименьший коэффициент прилипания из всех осаждаемых на подложку компонентов, а продолжительность в закрытом состоянии равна или больше

30 продолжительности импульса в открытом

СОСТОЯ Н ИИ.

Способ получения многокомпонентных структур методом молекулярно-лучевой эпитаксии Способ получения многокомпонентных структур методом молекулярно-лучевой эпитаксии Способ получения многокомпонентных структур методом молекулярно-лучевой эпитаксии 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электронной промышленности, в частности к производству полупроводниковых соединений, и может быть использовано для выращивания монокристалла на основе A3B5

Изобретение относится к технологии полупроводниковых материалов и может быть использовано для выращивания эпитаксиальных слоев методом жидкофазной эпитаксии

Изобретение относится к полупроводниковой технологии и может быть использовано при получении эпитаксиальных структур GAAS путем осаждения из газовой фазы

Изобретение относится к полупроводниковой технике, в частности к технологии производства полупроводниковых приборов на основе арсенида индия

Изобретение относится к способам выращивания эпитаксиальных слоев из газовой фазы и может быть использовано в электронной промышленности при создании светоизлучающих приборов на основе нитрида галлия, работающих во всей видимой области спектра

Изобретение относится к получению тонких пленок методом молекулярно-лучевой эпитаксии

Изобретение относится к технике нанесения эпитаксиальных слоев полупроводниковых соединений и обеспечивает повышение производительности и качества выращиваемых структур

Изобретение относится к технологии получения интегральных микросхем и обеспечивает упрощение устройства и регулирование угла наклона

Изобретение относится к вакуумной технике и может быть использовано в технологии получения тонкопленочных многослойных покрытий

Изобретение относится к технологии получения полупроводниковых соединений типа А3N и может быть использовано при изготовлении эпитаксиальных структур различного назначения

Изобретение относится к полупроводниковой области техники и может быть использовано в молекулярно-лучевой эпитаксии для снижения плотности дефектов в эпитаксиальных структурах
Наверх