Устройство для электрожидкостной эпитаксии

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕК- ОЖИДКОСТНОЙ ЭПИТАКСИИ ПОЛУПРОВОДНИSC V OV S A I , лз 11; КОВЫХ СОЕ/ЩНЕНИЙ, включающее тигель для раствора-расплава, держатель для крепления подложки, установленный с возможностью вертикального перемещения, токоподводы к подложке и тиглю и электрические изоляторы держателя и внутренней поверхности тигля, отлн.чающееся тем, что, с целью повышения однородности слоев по толщине и электрофизическим свойствам, держатель вьтолнен в виде цилиндра с отверстием в центре и установлен с возможностью вращения, a токоподвод к подложке выполнен в виде прижимного винта из молибдена.

,SV„„869386

А.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

13 .. (21 ) 2730680/22-26 (22) 01.03.79 (46) 07.08.84. Бюл. М 29 (72) В.Н. Демин, Ю.М. Румянцев и Ф.А. Кузнецов (71) Институт неорганической химии

Сибирского отделения АН СССР (53) 621.315.592(088.8) (56) 1. Патент C11IA У 3879235, кл. Н 01 C 7/38, опублик. 1975.

2. Патент Великобритании

В 1369023, кл . В 01 3 17/Об, опублик. 1974. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОЖИДКОСТНОЙ ЭПИТАКСИИ ПОЛУПРОВОДНИ"

K0Bb_#_ СОЕДИНЕНИЙ, включающее тигель для раствора-расплава, держатель для крепления подложки, установленный с возможностью вертикального перемещения, токоподводы к подложке и тиглю и электрические изоляторы держателя и внутренней поверхности тигля, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения однородности слоев по толщине и электрофизическим свойствам, держатель выполнен в виде цилиндра с отверстием в центре и установлен с возможностью вращения, а токоподвод к подложке выполнен в виде прижимного винта из молибдена.

1 869

Изобретение относится к технологии полупроводниковых материалов и касается выращивания полупроводниковых пленок соединений А В, в частности арсенида галлия, предназначенного для использования B приборостроении, Известно устройство пенального типа для выращивания полупроводниковых пленок из растворарасплава дейст 10 вием постоянного электрического тока. В этом устройстве подложка закрепляется в неподвижном нижнем блоке пенала, являющемся подложкодержателем, графитовым винтом-электродом 1 1.

Недостатком этого устройства, ведущим к заметной неоднородности по толщине и электрофизическим свойст. вам выращенных слоев, является отсутствие вращения подложки, а также большое сопротивление контакта графит-контактный раствор-расплав.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и дости гаемому эффекту является устройство для выращивания полупроводниковых пленок пропусканием п1остоянного электрического тока, содержащее цилиндрический тигель для растворарасплава, подложкодержатель с возможностью вертикального перемещения, выполненный в виде пустотелого кварцевого цилиндра, соединенного с кварцевой трубкой в центре, В трубку и цилиндр залит жидкий галлий, который служит токоподводом к подложке. Подложку помещают на имеющееся в верхней крышке держателя отверстие так, чтобы было касание с жидким галлием. После нара- 40 щивания пленки держатель с подложкой вынимают из расплава и охлаждают 2 3.

Неравномерное распределение плотности электрического тока на по45 верхности подложки, обусловленное тем, что токоподвод подведен не ко всей ее поверхности вызывает неравномерное осаждение на подложку. Кроме того, использование больших объе- 5О мов галлия в качестве токоподводов может привести к растворению подложки, вытравливанию в ней отверстия вместо контакта, приводящее к касанию галлия из держателя с раст-55 вором-расплавом, а следовательно к прекращению роста пленки. Отсутствие крепления подложки к подложко386 2 держателю не позволяет сбрасывать налипший раствор-расплав с подложки, что ведет к неконтролируемому осаждению растворенного компонента на выросшую пленку после охлаждения подложки.

Целью изобретения является повышение однородности выращенных слоев по толщине и электрофизическим свойствам.

Цель достигается тем, что держатель подложки выполнен в виде цилиндра с отверстием в центре и установлен с возможностью вращения, а токоподвод к подложке выполнен в виде прижимного винта из молибдена.

На чертеже показано устройство, продольный разрез.

Устройство содержит графитовый тигель 1 с раствором-расплавом 2,. цилиндрический графитовый держатель подложки 3 с прижимным винтом из молибдена 4, подложку 5, трубки из нержавеющей стали 6, служащие электрическими вводами в тигель и держатель, термопары 7, электрический изолятор 8.

Устройство работает следующим образом.

На подложку 5 арсенида галлия, например и -типа, со стороны винта наносят токопроводящий контактный состав толщиной 50-100 мкм, состоящий из 24 вес.% индия и 76 вес . галлия (температура плавления

15 C) . Подложку закрепляют в подложкодержателе 3 молибденовым винтом-токоподводом 4, предварительно потравив злектрохимически полированную прижимную плоскость. (Например, в 15 -ном растворе КОН в течение 2 мин при токе 0,5 А). Подложку, закрепленную в держателе, погружают в тигель 1 с насыщенным раствором арсенида галлия в галии (температура эпитаксии 650-950 С). Через расплав и подложку пропускают постоянный электрический ток (расплав-отрицательный полюс), и с помощью, например, электродвигателя придают держателю подложки вращательное движение. Скорость вращения предпочтительна до 100 об/мин. Увеличение скорости вращения может привести к разбрызгиванию расплава из тигля, а также ухудшает морфологию пленки. Наращивание ведут в пределах двух часов, затем держатель

Заказ 6973/1

Подписное

ВНИИПИ

Тирам 352

3 8 вынимают иэ раствора-расплава и вра" щают со скоростью 1000-2000 об/мин в течение 30-40 с для сбрасывания налипшего расплава.

Полученные пленки имели ровную границу пленка-подложка и разброс . толщины выросшей пленки не превышал 10-15Х ее среднего значения для времени наращивания от 10 мин до 2 ч. Измерения профиля легирования пленок по толщине показали, что пленки с концентрацией носителей = 10 6 см однородны в пределах ошибки измерений 10Х.

Выполнение держателя в виде цилиндра с отверстием в центре и при69386 4 жимным винтом-токоподвлцом иэ молибдена позволяет надежно закрепить подложку и сбрасывать налипший раствор-расглав после опыта быстрым вращением подложки, а также улучшает равномерность плотности тока, проходящего через подложку.

Использование молибденового винтатокоподвода, который хорошо смачивается галлий-индиевым сплавом, позволяет значительно снизить контактное сопротивление винт-. контактный сплав и, вследствие этого, уменьшить величину Джоулева тепла, неоднородно выделяющегося в месте контакта.

human ППП "Патент", г. Уигоррд, ул. Проектная, 4