СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ СЛОЕВ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ВЕЩЕСТВ И ХИМИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ Советский патент 1967 года по МПК C23C16/08 C23C28/00 

Данное изобретение относится к области создания эпитаксиальных слоев на монокристаллических подложках.

Наиболее |распр0стра1ненный способ для выращивания слоев крем«ия, гермаиия и некоторых полупроводниковых веществ - это восстановление элемента или синтез соединения в паро-газо1вой смеси (например, SiCU + Hj или др.) при различных температурах продесса. Кроме того, можно получать ориентированные нарастания из молекулярных и ионных пучков при конденсации из пара в вакууме, а также различными способами из жидкой и твердой фазы.

При нарастании автоэпитаксиальных слоев (АЭС) кремния, германия и других полупроводникощ, структурно и геометрически совершенные АЭС с равномерным распределением свойств и состава «а больших площадях получаются только по механизму пар- жидкость-АЭС.

Предлагаемый способ предусматривает специальное создание жидкого слоя путем предварительного нанесения элемента (Ag, А1, Аи И др.), Образующего с подложкой легкоплавкую жидкую фазу ;при обогащении которой, в соответствии с диаграммой фазового равновесия звтектичоского типа, происходит рост АЭС в интервале теМПератур 0,7-0,95 от температуры ллавления подложки. Кроме тоГО, при получении АЭС тонкий слой жидкой фазы может образоваться за счет взаимодействия кремния (германия и др.) с кислородом, содержащимся в газообразной фазе в соответствии с диаграммой фазового равновесия Si-О-Э1-ЭУ, где Э1 - элемент, легирующий подложку, а Эа - элемент, поступающий вместе с кремнием для управляемого легирования растущего АЭС в интервале температур 0,7-0,95 от температуры плавления подложек, но не ниже температуры двойной или тройной эвтектики. Так при получении АЭС Si в открытом процессе из парс-газовой смеси SiCl4 + n2-J-AsCl3 на поверхности кремния образуется тонкий слой жидкой фазы в соответствии с диаграммой Si-О-As, из которого происходит рост АЭС51,1, легированного мышья,ком.

По предложенному способу возможно осушествить комбинированные варианты получения эпитаксиальных слоев (), при реализации которых конденсацией из пара в вакууме вначале получают гетероэпитаксиальный слой металла на полупроводнике и его последующим вплавлеиием добиваются создания равномерного тонкого слоя жидкой фазы, из которой происходит процесс автоэпитаксии полупроводника,легированного заданной примесью (получение электронно,3

иием на поверхности металлического слоя, обеспечивающего омический контакт. Причем без предварительного получения гетероэпита.ксиального слоя металла «а подложке полупроводника навозможно получение равномерного слоя жидкой фазы.

Нанесение гетероэпитаксиалвного слоя (для способа ) на полуп.рОВодник можег быть произведено только в системах эвтектического типа и в интервале температур 0,7- 0,95 от температуры (°К) плавления эвтектики, которая может быть определена из анализа диаграмм состояния материала подложки г добавкой нарастающего элемента или химического соединения.

Автоэлитаксиальный слой из жидкой фазы получают вплавлением гетероэпитаксиального слоя в интервале температур (°К) 0,7-0,95 от температуры плавления подложки, но не ниже температуры двойной или тройной эвтектики.

Возможно получение эпитяюсиальных слоев различных химических соединений, ориентированно нарастающих на поверхность заданной подлож:ки при химическом взаимодействии ее с окружающей средой (хэмоэпитак оия окислов, халькогонидов, галогенидов, карбидов, силицидов, на соответствующие монокристаллы металлов или полупроводников). Например, хэмоэнитаксиальные слои силицида или германида вольфрама, молибдена, железа, меди и др. могут быть получены на кремниевой или германиевой подложке в интервале температур 0,7-0,95 от абсолютной температуры эвтектики в системе «химическое соеди1нение- подложка.

Процессы эпитаксии протекают в интервале температур, обеспечивающих максимальную активность подложки в двойной, тройной или более сложной системе «примесь - нарастающая фаза - подложка. Этим интервалом темнературы является в процессах автоэпитаксии 0,7-0,95 от абсолютной температуры плавления подложки, в процессах гетеро- и хемоэпитаксии 0,7-0,95 от абсолютной температуры появления жидкой фазы-температура солидуса.

Предмет изобретения

Способ получения эпитаксиальных слоев элементар 1ых веществ и химических соединений путем их ориентированного наращивания (эпитаксии) «а монокристаллическую полложку и, в том числе, из веществ входящих в состав этих соединений, из газообразной, жидкой или твердой фазы, взаимодействующей с подложкой, отличающийся тем, что, с целью получения монокристаллического слоя с задаиным.и свойствами, структурой и химическим составоМ, нужной геометрией покры.тия на требуемых площадях подложки, процесс ориентированного наращивания производят в интервале температур от 0,7 до 0,95 от абсолютной температуры (°К) плавления подложки или плавления эвтектики.