Способ получения монокристаллов антимонида индия Советский патент 1992 года по МПК C30B15/00 C30B29/40 

Изобретение относится к получению полупроводниковых материалов, а именно получению антимонида индия, легированного германием для использования в различного типа приборах, изготавливаемых на его основе.

Известен способ нало жения магнитного поля в процессе выращивания кристаллов антимонида индия, легированного теллуром, при котором в процессе выращивания по методу Чохральского на расплав налагают поперечное магнитное поле с индукцией до 0,4 Тл. При этом установлены условия устранения полос роста-наложение магнитного поля с индукцией 0,4 Тл и отсутствие вращения кристалла и тигля. Исследованы морфология, макро- и микроструктура кристаллов.

Известны результаты исследования по влиянию поперечного магнитного поля на температурные флуктуации в расплаве антимонида индия. Температурные флуктуации сопоставлены со слоистой микронеоднородностью. Флуктации температуры подавляются при магнитной индукции 0,1-0,12 Тл, слоистая же микронеоднородность устраняется в монокристаллах, выращенных при магнитной индукции 0,35-0,4 Тл. Однако, каких либо сведений о влиянии магнитного поля на электрофизические параметры материала в работе не приводится.

Наиболее близким к изобретению является использование поперечного магнитного поля при получении кристаллов антимонида индия, легированного теллу х1

сл

Qs

ы

Ю

го

ром, кадмием и цинком, в котором исходные компоненты (антимонид индия и лигатура) расплавляются в кварцевом тигле, выращивание кристаллов проводится на затравку, ориентированную в направлении (100).

Наложение магнитного поля проводится после затравливания. На полученных кристалттах исогГеДована зависимость эффективного коэффициента распределения примесей от величины магнитного поля, воздействующего на расплав. При этом легирование проводят на концентрации носителей заряда (3-6)И018 . В работе с Использованием критериев тепломассопе- реноса объясняются причины возрастания коэффициентов распределения указанных выше примесей. В данном случае исследования по влиянию магнитного поля на электрофизические параметры получаемого материала не проводились.

Целью изобретения является увеличения выхода монокристаллов с подвижностью носителей заряда более 5.103 см2/В-с ч.

Поставленная цель достигается с помощью МГД устройства поперечного магнитного поля, позволяющего получать в центре тигля магнитное поле с индукцией до 0,3 Тл.

После наложения магнитного поля подвижность носителя резко возрастает, концентрация носителей заряда при этом несколько падает.

П р и м е р 1. Берется затравка, вырезанная из нелегированного антимонида индия размером 5x5x50 мм, ориентированная в направлении 211 и закрепляется вдержа- теле. Загрузку, состоящую из антимонида индия и германия, помещают в кварцевый тигель. Легирующую примесь - германий рассчитывают на получение в первой точке кристалла концентрации носителей 5-Ю12 . Расчет производится по стандартной формуле:

л ... Р.М CTB v

А К- i

6,06 10 ю у J

где А - количество легирующей примеси;

М - молекулярный вес примеси;

Ств - концентрация примеси в первой кристалла;

у- удельный вес антимонида индия;

К - коэффициент распределения германия в энтимониде индия.

Загрузку помещают в кварцевый ди- гель. Масса загрузки составляет 450-500 г. Затем камеру вакуумируют и расплавляют загрузку при температуре 750-800°С. После расплавления загрузки температуру снижают до 520°С налагают магнитное поле с индукцией 0,05 Тл и производят затравливание.

Выращивают кристалл р-типа проводимости, диаметром 30 мм, со скоростью

подъема затравки 0,5-0,7 мм/мин. Скорость вращения тигля и затравки составляла 10 и 20 об/мин соответственно. По окончании процесса выращивания магнитное поле выключается. После охлаждения и выгрузки

монокристалла от верхнего и нижнего частей отрезают пластины толщиной 2 мм для измерений электрофизических параметров методом Ван дер Пауэ при температуре жидкого азота измеряют коэффициент Холла и удельное сопротивление на пластинах. Концентрацию и подвижность носителей заряда рассчитывают.

П р и м е р 2. Берется затравка, вырезанная из нелегированного антимонида индия

размером 5X5X50 мм, ориентированная в направлении 211 ит закрепляется в держателе.

Загрузку, состоящую из антимонида индия и германия, помещают в кварцевый тигель. Легирующую примесь - германий рассчитывают на получение в первой точке кристалла концентрации 5,1012 . Расчет проводится по формуле, приведенной выше.

Процесс выращивания проводится аналогично примеру 1, но индукция магнитного поля в этом случае составляет 0,3 Тл. Измерение электрофизических параметров как и в примере 1.

В условиях наложения поперечного магнитного поля выход материала марки ИСД - 3 с подвижностью 5-103 см. 2/В с увеличивается на 20%. По предложенному способу с использованием при выращивании кристаллов наложения магнитного поля проведены лабораторные испытания. Получено 15 монокристаллов антимонида индия, легированного германием на марку , При этом выход продукции с

/ 5.103 с 2/В увеличивается в среднем на 20%.

Формула изобретения Способ получения монокристаллов антимонида индия, легированного германием с концентрацией 5-Ю 3«10 , включающий расплавление исходных компонентов и вытягиванием кристаллов на затравку, о т личаю щийся тем, что, с целью увеличекия выхода монокристаллов с подвижностью носителей заряда более см2/В с, перед выращиванием на расплав налагается магнитное поле с магнитной индукцией не более 0,3 Тл.

Использование: изобретение относится к получению полупроводниковых материалов. Сущность изобретения: расплавляют в тигле антимонид индия и германия (для легирования до концентрации -3-1013 CMj3. На расплав воздействуют магнитным полем с индукцией не более 0.3 Тл. Получают монокристаллы методом Чохральского с подвижностью носителей более 5 -103 см2. СО С