Способ выращивания пленок Советский патент 1978 года по МПК H01L21/36 

(54) СПОСОБВЫРАЩИВАНИЯ ПЛЕНОК

д. Изобретение относится к технологии производства полупроводниковых в частности к способам изготовления р-п, р, гетеро чтерекодов в соединениях A,Bg и твердых растворах на их основе, используемых в микроэлектронике, например для оптоэлектронных систем, счетчиков адернь1х частиц быстродействующих инфракрао ных фотоэлектрических приемников. Извесген способ изгртовпения реходов методом газовой эпитакси1ГГпри котором создают температурный градиену между источником материала и подложкой и вводят какой-либо транспортирующий агент. При выращивании пленок из соединений А„В,АдВ и твердых раство-ров на их основе нет необходимосги применять транспортирующий агент, так как эти соединения прекрасно сублимируются при повыщенных температурах. Однако при выращивании методом эпитаксии полу проводниковых структур возникает ряд сп цифических затруднений: -интенсивная диффузия собственных точечных дефектов и примесей на, пленки в подложку и обратно приводит к размытию 11ереходов и образованию твердых растворов промежуточного составаJ - высокая упругость пара соединений или составляющих их компонентов в р бочем интервале температур выше вызывает испарение летучих компоне тов подложки и изменение эпектрофизичеоких свойств материала вплоть-до инверсии типа проводимости; -в условиях избыточного давления летучих компонентов при температурах выше 4500С в течение 15-20 мин происходит изменение электрофизических свойств пленки и подложки; -область сушесгвования соединений , б составлять 1О избыточных атомов, поэтому для. получения слоев с заданными электрофизическими свойствами необходимо управлять составом газовой среды в зоне роста. Таким образом, для получения гребу МЬ х структур I на основе рассматриваемых соединений и их твердых растворов с рез кими перехсюамн процесс выращивания пленки необходимо проводить лри непрерывном контроле состава пара под ней я подаввеави диффузионных процессов в под ложке. Предлагаемый способ изготорления p-rvs, р -t гегер -переходов в соедввевиях А,,В, и твердых расгворах ив их основе отличается тем, что во время роста пленки поверхность подпожкн раз отпревают световым потоком до текетерагуры эпитаксиального наращивания (О,4 - O,7t пл.), требуемой для выполнения условий монсжристаллическо го роста, а ннжнкно часть пс дложки охлаждают для предотвращения изменения свойств, /материала подлоэкки. В зоне роо та создаётся градиент температуры подложки от О до . Процесс вырапшвання осуществляется в замкнутом объеме с незаш1симо контролируемыми источниками паров компоненгс или приме сей. На чертеже изображена принципиальная схема установки, работающей по пред лагаемому способу. Пример. Изготовление р-П-, р, п переходов в соединении В кварцевую обезгаженную ампуну 1 помещают 3-5 t чистсяО или легированно го теллурида к ад мня, на юУlaждae iyю пЬд ставку 2 кладут механически полированную подложку 3 размером 1x1 см и толщиной 1,5 мм, а в боковой отросток 4 ампулы вводят летучий компонент С«3. или Те . После этого ампулу вакуумирую заполняют чистым водородом, герметизируют и помещают в печь 5 сопрогивпеняя На боковой огростсж ампулы надевают печь 6 сопротивления. Кроме того, в ампулу введена термопара для контроля ссьстава паровой срюды в аппарате. После этого включают источник 7 излучения (оптическую лампу генератора Уран-1) и осущесгвляют принудительное охлаждение подложки. Мощность светового пото-; ка и охлаждение регулируют таким образом, чтобы температура под подложкой СаТе непревышала в стационарном режиме работы аппарата. Затем вклктчают печи сопротивления. Через 15 мин после включения печей на источнике теллурида кадмия темлврагура досгв гает 32О°С, под подлсяккой , а температура летучего компонента в случае Cd изменяется от 400 до650°с в зависимости от заданных свойств выращиваемой пленки. После установления стационарного режима работы мощность светового пучка лампы увеличивают в три раза в течение 2-5 с. Благодаря этому удаляются слои теллуряда кадмия, наросщие в нестационарном режиме, и поверхность очищается для контролируемого роста. Далее производят рост пленки в контролируемых условиях. Толщина пленок а зависимости от условий и времени выращивания колеблется от 1О до 8ОО мк. Максимальная скорость выращивания монокристаллической пленки достигает 800 мк. За счет изменения температуры паров кадмия от 4ОО до 65О°С удалось изменить тип проводимости и концентрацию носителей в пленке от I-IO р-типа до IlO см п--типа. Для изготовления р-п переходов использовались подложкиСс Те{ -типа с концентрацией носителей 4-1О см7уС/ 6О . Выращивание структур может осущестьвляться тремя методами: а)испарением нелегированного материала под давленим паровCdC при температурах 4ОО-560°С; б)испарением нелегированного материала стехиометрического состава под давлением паров 06400-650 0 в)испарением легированного Jh мат&риала при различных давлениях теллура, в. этом случае за счет изменения давления паров теллура рт до можно получать пленки п-типа проводимости с концентрацией носителей ог 2 10 см до 51О см. Полученные монокристаллические слои теллурид кадмия п я и р -п, рвсгруктур имеюг,зеркально гладкую поверхность, не требующую дополнительной обработки. Формула изобретен , Способ выращивания пленокна основе бинарных соединений, например, типа AjjBg. и их твердых растворов методом газовой эпитаксКи. на подложках, рабочую поверхность которых разогревают световым потоком с созданием температурного градиента, отличающийся тем, что, с целью получения однородных по составу слоев и создания переходов .в квазизамкнутом объеме, осуществляют разогрев рабочей поверхности подложки до температуры не ниже 0,4 тектературы плавления материала при одновременном принудительном охлаждении противр Оолржной стороны подлозкки.