Устройство для выращивания эпитаксиальных структур из газовой фазы Советский патент 1978 года по МПК H01L21/20 

Изобретение касается выращивания эпигаксиапьных структур, в частности может быть использовано дпя ш фашивания как многослойных попупроводниковых структур, так и полупроводниковой сверхрешеткя. Известно устройство для выращивания полупроводниковой сверхрешетки из газовой фазы, jl. Внутри реакиионной камернэ на шгоке закреплен держатель подложки На держателе подложки размешена подложка из арсенида галлия. В верхней части реакционной камеры находится резервуар с гапднем. С наружные стороны реакиионной камеры установлена печь дпя подогрева подложки и печь для подогрева зоны, где размещен резервуар с галлием. В качес ве источников используют газообразную смесь хлорида галлия, арснна н фосфина, состав которой над поверхностью подлож ки изменяется клапанами, установленными на газспроводах. Диаметр реакциоииогр объема камерь в которой были получены птовкнтепьиые результаты, равен 15 мм. Установка с таким диаметром камеры обладает очень малой провзвопитепы н остью, так как в вей за оонн ароцесс можно получить одну, структуру дваметром 10 мм. Известно .так же устрСЛсгво дпя выращивания эпнтаксиальных структур нз га эовой фазы . Оно содержит вер тякальиый трубчатый реактор с штуцерами для ввода -и вывода газа-носителя, внутрт которого находят ся два графитовых блока дпя креппенвя источников и псвлажек, выпояненные в виде плоских дисков. Рабочие ппоскостя дисков расположены параппвльно otOBH другому. Места креппеная всточннков и по ложек расположены по перяферин блоков. Блоки закреплены на штоках, связанных с птшводамн для вращения н оеремешенкя блоков. Нагревагегш выптнеиы с ппоскям фронтом нагрева я установлены вну.трв

реактора парапяепьно ппоскосгям соогвегсгвующих блоков.

Недосгагком известного устройства является го, что попучаемые на этом yci ройстве структуры обладают неудовпетворигельной вепнгчиной амИпигуды изменения состава, не превышающей 3-х моп % при гошцине 1ОО-20ОА.

Цепь изобретения - увеличение амппи- туды изменения состава в попучаемых тонкоспоЙных эпитаксиапьных структурах,

Эго достигаегея гем, Чго а известном устройстве лпя выращивания .эпигаксиальных cl-pyKryp из газовой фазы, j: оде ржа- щем вергикалысый грубчах хй реактор с штуцерами дгея ввода и вывода газа, рао. попомсенные в нем бпЬки дпя креппения источников и подложек, выпопнвнаые в виде п&раппепьно установпенных ппоских дисков и снабженные средствами креппещщ подпозкек и источшшов по церифе рии , привады дпя вращения и перемещения, сочлененные с бпэками с помощью штоков, нагреваresnK, выполненные с ппоскнм фронтом иагрева и уста1Ю1зленные внугри реактора параллельно йпоскоо тям соотвегствукшош бпоков, место дпя крепления каждот о источника рграждено со всех сторон бортиком, высота которого б опыие, чем тошцина йсгвчнща, а отношение зазора мелшу бортиком и иодпожкой к paccroatsffio между источником и подножкой составляет O,,Oi, Бортик МЕэквт боыть выполнен из бпока н иэматарнагга источника.

На . 1 изображешо устройство дня выращиваний эпитаксиапьных crpjsryp из газовой фазы, разрез, на фиг. 2 взаимное расиопожение бпока источника И бяока подпожки с частичным вырезом дпя лучшего показа конструкций; на фиг, 3 укрупненно изображен разрез боргина, разделяющий два соседних Hcro4miKaj яа 4ajr. 4 - блок источЕника со стороны креппенйя источников; на фиг, 5 - бпок педпгекки со стороны крепяен}ш подпожедс,

УсгроЙсгво содерасит гр чагый реактор 1, метапшгческий водоохпаждаеш 1й ксчкух 2, верхний фяанеи 3, ийлашй флайеа 4, графитовый блок 5, IUTDK 6, привод 7, нагрбватеяь 8, кварцевую т огбку 9, графитовый бпок 1О, шток 11, уплотнения J. 2 и 13 привод. 14, нагреватель 15, кварадевую трубку 16, штуцеры 17 и 18, смотровые окна 19 и 2О, бортик 21, источник 22, подложку 23, средс во креппеиия 24. В устройстве кварцевь)й трубчатый реактор 1 закшотен в металлический водрохпаждаемый кожух2

Графитовый бпок 5 со средством 24 источников 22 выполнен в виде плоского диска с бортиками 21, ограждающими со всех сторон каждый источник, и закреплен на штоке б, соединённом с приводом 7. Средства срепления 24 выполнены , например, в виде винта с шайбой. Над графитовым блоком 5 устано&лен нихромовый нагреватель 8, закгцоченный в кварцевую трубку 9, Трубка 9 выпопнена в виде плоской спирали. Квар цевая трубка 9 с нагревателем 8 через уипотнение (на ({air. не указано) крепился к верхнему фланцу 3. Под графитовым .блоком 5 параппепьно его нижней ппооKtMjTH устаноБпен графитовый блок 1О по периферии которого в углублениях раз- мешены подложки 23. Средства креплений выполняются, например, в виде скоб. lilroKt 6 и 11 через уплотнения 12 в верхнем 3 в 13 в нижнем 4 фланцах выводятся к приводам 7 и 14 для вращеыня и осевого перемещения блоков 5,1О. Под бпоком 10 размещен ннхромовый нагреватель 15, заключенный в кварцевую трубку l€i. Кварцевая трубка ш шолнена в ввде плоской спирали и через упнотнвний (на чертеже не указано) крепится к фланцу 4, В верхнем фланце 3 имеегся ш гуа©р 17 дгш ввода в реактор газовой cjviecH, в айжрем фяаш{е«-штуцер 18 для вывода газов смеси,

В кожухе .2 нмеюгея два смотровых окна 19 я 20, расположенные на одной оси.

Работа устройства осуществляется спедуниаюл ,

На блоке 1О но периферии с помощью средств кредпенйя размешают подложки 23 из арсенида гаалия, а на блоке 5 шайбой 24 крепяг ;ис1ичникИ1 А и В, огтшчаюшиеся по составу так, чтобы пo яожхи были перекрыты поверхисютямя встспников.

После сборки -И герметизации устройства с п ом ощ&ю категоме за через смогровые окна 19, 20 усганавпивают необходимую величину зазора, например ЗОО мкм медкду новерхностами подложек 23 и источников 22,

|Ре Ш10нный объем через штуцеры 17 и 18 продувают сначала инертным газом, потом водородом, и включают нагреватели 8, 15.

При достаженйи на блсже с исгочннкама темперагуры ЗбО-ЭОС С, а на блоке с подложками - на 50°С ниже, в реакгор 1 с водородом подаются пары реагента-носителя, например, пары воды или HCt. Загем вкгиочаюгся приводы 7 ц 14 шгоков 6, 11. Огносигепьная скЬ росгь вращения устанвгшваегся 1- об/ми Через заданное количесгво оборотов графитовые блоки осганавпиваются и раэводягся. После охлаждения усгройсгва прсшзводигся его разгрузка. Оптимальное отношение зазора между бортиком и поалож ой к расстоянию между, источником и подложкой, равное О,1-Ю,01, было опред лено экспериментальным путем. При отно шении большем, чем 0,1, ettaoa годных (по величине амплитуды изменения заметно уменыиается. Соотношение меньше, чем О,О1, К(жструктивно нецела сЬобразно. Предложенное устройство обеспечило получение тонксюлойной структуры сверхрешетки, работающей в кинетическом позоне. В )йной структу.ре на ocHtme твердого раствораQaP A% jj была получена амплитуда измеае1шя состава не )энее 1О мояь % п|ж тотшше слоев 150 А. Теааол обрвзсм, применение бортиков, ограждающих каждый вэ источников, увегшчило акшлятуду язмененвя состава в выравшвае в гонкосасЯных структурах до ветшчияы, необходимой для язготовпения приборов, работающих квнетвче ком диапазояе. Ф. ормулаазобрв тения 1. Устройство для выращивания эпитаксиальных структур из газовой фазы 6 76 содержащее вертикальный трубчатый реактор с штуцерами для ввода и вывода ret за, .распопс ке ные в нем блоки для Kpei дения источников и падпожек, выпояненные в виде параллельно уставовпвввых . плоских дисков R снабженные средствами крепления подложек и истслмиков по пврифе|жи блоков, приводы для вращения перемещения, сочлененные с блсжамв с помощью штоков, нагреватеан, выполненные с плоским ффхж г ом нагрева и уста новпенные внутри реактора варапдеяьно плоскостям соответствуююих блоков Т гличаюшееся тем что, с цепыо увеличения амп|штуды изменения состаба в тонкослойных структурах, место для крепления каждого исгочюоса ограждеио со всех стс он с твкм4, высоте кот :фо-| го больше, чем толаиша исгочшка, а ат-ъ ношение зазора между, бортякакл н пол лоаккс составляет 0,1-0,О1. 2.Устройство по П.1, о т л и ч а юm е е с я тем, что бортик вьтолвея ю материала блока. 3.Устройство по П.1, 9 т п а Ч а юш е е с я тем, что бортик шшояиенвэ материала всточннкаГ Источгааси информации, о{жнятые во вявманхе ари экспертизе: l.RtaliesEee A.E.VapOfg-roiwtfi о| а serniconducio superlattice. J.Eeectrocliem 80С. 1971. lie. Ns 0, 1459-1463. 2. заявка J 2178952/2S t КЛ. H 01U 21/2O, 20.10.75.

т

it

s

Фиг. 7

Фм.

Фил.5