УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЖИДКОФАЗНОЙ ЭПИТАКСИИ МНОГОСЛОЙНЫХ ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ СТРУКТУР Российский патент 1998 года по МПК H01L21/208 

Изобретение относится к технологии полупроводников и может быть использовано для получения многослойных эпитаксиальных структур полупроводниковых материалов методом жидкофазной эпитаксии.

Известны устройства для жидкофазной эпитаксии, состоящие из корпуса с емкостями для растворов-расплавов и подложкодержателя [1] Взаимное перемещение подложкодержателя и корпуса позволяет приводить растворы-расплавы в контакт с подложкой и принудительно удалять их с поверхности выращенных эпитаксиальных слоев.

Наиболее близким техническим решением является устройство для жидкофазной эпитаксии, описанное в [2] Оно включает в себя корпус с ячейками для размещения растворов-расплавов и подложек, поршень, систему каналов и отверстий для принудительной подачи и удаления растворов-расплавов к(с) поверхности подложек и емкость для использованных растворов-расплавов. Приведение растворов-расплавов в контакт с подложками и последующее удаление их с поверхности эпитаксиальных слоев осуществляются гидравлическим способом.

Недостатком известного устройства является то, что оно не позволяет получать многослойные (с числом слоев более 3-4) эпитаксиальные структуры.

Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности создания многослойных гетероструктур с эпитаксиальными слоями субмикронной толщины.

Указанный результат достигается тем, что устройство, включающее корпус, емкости для исходных и отработанных растворов-расплавов, ячейки для подложек, поршни, средства перемещения, систему каналов и отверстий для принудительной подачи (удаления) растворов-расплавов к(с) поверхности подложек, дополнительно содержит горизонтально расположенный в корпусе пакет плоскопараллельных пластин с возможностью их возвратно-поступательного движения относительно друг друга, емкости для растворов-расплавов расположены между пластинами, а ячейки для подложек и система отверстий и каналов в пластинах, при этом средство перемещения поршней снабжено пружиной.

На фиг. 1 и 2 показаны продольный и поперечный разрезы предлагаемого устройства.

Устройство состоит из корпуса 1 с продольным пазом прямоугольного сечения для размещения в нем составного пакета плоскопараллельных пластин, а в нижней части расположены емкости 2 для сбора отработанных растворов-расплавов. Внутри пакета расположены емкости 3 для растворов-расплавов, объем которых может изменяться за счет движущихся поступательно поршней 7 (для удобства подвижные относительно корпуса детали 4, 5, 7 и 9 на разрезах не заштрихованы). В поперечном сечении поршни имеют скользящую посадку и сопрягаются с притертыми направляющими 8 пластиной 6, имеющей профильные каналы 14 для подачи растворов-расплавов, и пластиной 9, входящей в средство перемещения поршней совместно с тягой 17. Пластина 6, направляющие 8 и упоры для ограничения хода поршней 11 крепятся к корпусу неподвижно. С рабочей торцовой стороны (А) устройства подвижные пластины 4 и 5 соединены со средством перемещения 19, обеспечивающим возможность их возвратно-поступательного движения и перемещения относительно друг друга. Дальний от стороны А устройства поршень 7 присоединяется неподвижно к пластине 9, которая соединена посредством тяги 17 с пружиной 18, расположенной вне рабочего объема реактора.

На фиг. 3 показана схема движения раствора-расплава в ростовом канале. Пластины 4 и 5 имеют ячейки 13 для размещения подложек, а также щель 15 и канал 16 для подачи растворов-расплавов, при этом емкость 10 служит для дозирования растворов-расплавов.

Работу устройства осуществляют следующим образом. В емкости 3 загружают шихту необходимого состава, в ячейках 13 располагают подложки (ростовыми поверхностями друг к другу) и собирают устройство в соответствии с фиг. 1. Устройство помещают в горизонтальный реактор установки жидкофазной эпитаксии, реактор вакуумируют и заполняют водородом (процесс эпитаксии осуществляют в проточном режиме подачи водорода). После этого осуществляют термический цикл, включающий нагрев и выдержку при температуре, обеспечивающей гомогенизацию растворов-расплавов, и последующее охлаждение. По достижении температуры начала эпитаксиального роста, с помощью пластины 9 и тяги 17 путем присоединениях ее к пружине 18 перемещают поршни 8 в направлении стороны А устройства и создают в растворах-расплавах гидростатическое давление. Затем совместным движением пластин 4 и 5 подводят щель 15 пластины под одну из емкостей 3. При этом раствор-расплав из этой емкости через щель 15 и канал 16 заполняет зазор между подложками и емкость 10. После выдержки в течение заданного времени, обеспечивающей рост эпитаксиального слоя требуемой толщины, перемещают пластины 4,5 до совмещения емкостей 10 и 2, в результате чего отработанный раствор-расплав сливается, освобождая емкость 10. После этого щель 15 пластин 4, 5 подводят под другую емкость 3, при этом описанный цикл повторяется с использованием следующего раствора-расплава. Количество ячеек 3 и последовательность совмещения с ними щели 15 определяются конкретным назначением эпитаксиальной структуры. Последовательным чередованием подобных циклов обеспечивается формирование многослойных эпитаксиальных структур, при этом количество циклов определяет количество эпитаксиальных слоев в структуре.

После наращивания последнего слоя перемещением пластин 4, 5 щель 15 выводят из-под емкостей с растворами-расплавами.

Таким образом, простота многократной смены прокачиваемых через зазор между подложками растворов-расплавов, высокие скорости их протекания при последовательной прокачке через тонкие капиллярные каналы устройства обеспечивают возможность применения его для формирования многослойных эпитаксиальных структур с резкими межслойными границами. Устройство может быть использовано для решения задач, связанных с формированием многослойных упругонапряженных гетерокомпозиций.

Использование: технология полупроводников, для получения многослойных эпитаксиальных структур полупроводниковых приборов методом жидкофазной эпитаксии. Устройство, включающее корпус 1, емкости для исходных 3 и отработанных 2 растворов- расплавов, поршни 7, ячейки для подложек 13, средства перемещения 17, 19, систему каналов и отверстий для принудительной подачи и удаления растворов-расплавов к поверхности подложек, дозирующую емкость 10, дополнительно содержит горизонтально расположенный в корпусе пакет плоскопараллельных пластин 4, 5, 6, 9 с возможностью их возвратно-поступательного движения относительно друг друга, емкости для исходных растворов-расплавов расположены между пластинами, а ячейки для подложек и система каналов и отверстий - в пластинах, при этом средство перемещения поршней снабжено пружиной 18. 3 ил.

Устройство для получения эпитаксиальных структур методом жидкофазной эпитаксии, включающее корпус, емкости для исходных и отработанных растворов-расплавов, ячейки для подложек, поршни, средства перемещения, систему каналов и отверстий для принудительной подачи (удаления) растворов-расплавов к(с) поверхности подложек, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит горизонтально расположенный в корпусе пакет плоскопараллельных пластин с возможностью их возвратно-поступательного движения относительно друг друга, емкости для растворов-расплавов расположены между пластинами, а ячейки для подложек и система отверстий и каналов в пластинах, при этом средство перемещения поршней снабжено пружиной.