Способ получения полупроводниковой структуры Советский патент 1980 года по МПК H01L21/208 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ СТРУКТУРЫ

Изобретение относится к способу эпитаксиального наращивания полупроводниковых слоев Известен способ получения варизонной стру туры в камере с вертикальным градиентом температуры. Этот стгособ требует больших градиентов температуры, а градиент ширины запретной зоны можно менять лишь принудительным охлаж дением системы. Известен способ получения полупроводниковых структур на основе твердых растворов соединений А В изотермическим смеишванием основного расплава, тфеимущественно GaSb, находящегося в контакте с монокристаллической подложкой, преимущественно gaSb с расплавом для пересыщения, содержащим преимущественно Ga, А1, Sb. В известном способе пересыщение расплава создается смешиванием двух насыщенных расплавов разного состава, например, Ga, Sb и Ga,Al, Sb. Пересыщение приводит к кристалли зации на подложку, находящуюся в контакте с суммарным расплавом, слоя твердого раствора Gai...x АВ Sb. Однако этот способ не позволяет получать варюонные структуры с заданным градиентом ширины запретной зоны. Цель изобретения - создание варизонных структур с заданным значением градаента ширины запрещенной зоны; а также создание варизонных структур с монотонно возрастающим или убывающим пи направлению роста градиентом ширины запрещенной зоны. Поставленная цель достигается тем, что расплав для пересыщения добавляют непрерывно, этом степень его насыщения по элементу V группы, преимущественно сурьме, плавно меняют а1нгервале от ,, до . .), где содержание АР в основном расплаве; dfff производная кривой ликвидуса в в точке X, ,б содержание Sb в основном расплаве; содержа1ше Af в пересыщающем расплаве;содержание Sb в насыщенном пере сыщающем расплаве когда содержайие.А в нем равно j что степе1П) насыщения пересыщающего расплава го сурьме плавно уменьщают от Х|()т)дк)до Xi(); что степень насыщения. пересыщаю 56щего расплава по сурьме увелнчивают от sR/minl ДО X iBfmax). Ненрерьтное добавле ше в насыщетп ш основной расплав gaSb расплава gaAISb будет гфиводить, во-первых, к постепенному возрастанию содержания At в нем и смещению фигуративной точки расплава вдоль кр1шой ликвидуса направо, и, во-вторых, к Пересыщегшю расплава, если содержание Sb в пересыщающем расплаве будет больще чем Хе,б(7(ш) Это условие означает, что фигуративная точка пересыщающего расплава не должна опускаться ниже касательной кривой ликвидуса в точке Хд , в противном случае его добавка в осно ной приведет к тому, что фигуративная точка основного расплава окажется ниже кривой ликвидуса, т.е. он будет недосыще шым. Итак, пересыщение основного расплава вмес те с возрастанием содержания А6 в нем приведет в результате к росту эпнтаксиального слоя С возрастающим по мере роста содержавшем AlSb в нем. В то же время, меняя степень насыщения пересыщающего расплава сурьмой, можно добиться изменения степени пересыщения основного расплава, и, тем. самым толщины растущего слоя, т. е. в итоге будет изменяться градиент концентрации состав и ишрины запрещенной 3oiai. На фиг. 1 показано состояние системы пере началом эпитаксиальногонаращивания полупровод1П1ковой структуры; на фиг. 2 - состояшге системы по окончании эпитаксиального наращи ваьшя полупроводниковой структуры. Процесс создания полупроводниковой Ga A структуры с возрастающим градиетом нтрины запретной 30iibi производится следующим образом. Графитовую кассету специальной конструк ции с загруженными расплавами и подложкой Ga, Sb размещают в кварцевом реакторе и на гревают в атмосфере водорода до 550°е. Посл двухчасовой выдержки подложку приводят в контакт с насыще1шым основным расгшавом (фиг. 1), содержащим .94 ат.% Ga; и 6 ат.% Sb, и начинают добавлегше пересыщающего расплава, содержащего 93Д% Ga, 4% А2 и 2,8% Sb, путем выдавливания его поршнем из специальной камеры. Добавлением этого , расплава вызывают пересьш ение основного расплава и рост на подложке слоя Ga.,, Ар. Sb (фиг.2) с возрастающим содержанием AfSb. Степень пересьпцения основного расплава в процессе роста уменьщается в результате уменьшения степени насыщешш сурьмой пересыщающего расгшава, что достигалось добавлением в пересыщаюпщй расплав вспомогательного расплава, содержащего 96% Ga и 4% АР. Уменьшение степени пересьвдения ос1ГОВНОГО расплава приводило к уменьщению скорости роста слоя Ga и, как следствие, более резкому возрасхагшю содержания по толщине слоя, т. е. увеличению градиента запретной зоны. Процесс добавления пересыщающего расплава и тем самым рост слоя прекращают, когда объем основного расплава в результате добавления пересыщающего возрастает наполовину и содержа1ше АР в нем около 1,3 ат.%. Процесс создания подупроводниковой струк,туры с уменьщающимся градиентом ншрины запретной зоны в основных чертах подобен описанному выше, лишь содержание сурьмы в пересыщающем расплаве увеличивают от 0,5% до 2,8% в процессе роста слоя, что приводит к возрастанию пересыщения основного расплава и уменьщещ1ю градиента ширины запретной зоны. Таким образом, данным способом могут бь;ть получены полупроводниковые структуры с заданнь1М градиентом тираны запретной зоны. Формула изобретения 1. Способ получершя полупровод 1иковой структуры на основе твердых растворов соединений типа А В, преимущественно Gai-x ABjjSb, изотермическим смещивагшем основного расплава, преимущественно GaSb находящегося в контакте с монокристаллической подложкой, преимущественно GaSb, с расплавом доя пересыщения, содержащим преимущественно Ga, AEi, Sb, отличающийс я тем, что, с целью создания варизонных структур с заданным значением градиента щирины запрещенной зоны, расплав для пересыщения добавляют непрерывно, при этом степень его насыщения по элементу V группы, преимущественно сурьме, плавно меняют в интервале Оо ° 5в(тсхя ° в( W - , где Х-о - содержание АЕ в основном распла S6 содержание Sb в основном расплаве; производная кривой ликвидуса в точкеХд

Wl содержание At в пересыщающем расплаве;

( - содержание Sb в насыщенном расплаве, когда содержание Аи в нем равно .

зоны, увеличивающимся по направлению роста, степень насыщения пересыщающего расплава по сурьме плавно уменьшают от Х (гмдк)

да b%(min)3. Способ по п. 1,отличающиГ1ся тем, что, с целью получения варизонной структуры с градиентом ширины запрещенной зоны, уменьшающимся по направлению роста, степень насыщения пересыщающего расплава по сурьме

плавно увеличивают от X,g(rr)in) ДО (max),

////////////////