Способ жидкостной эпитаксии варизонных структур Советский патент 1980 года по МПК H01L21/208 

Изобретение относится к способу эпитаксиального наращивания полупро водниковых слоев. Известен способ получения полупроводниковых слоев при постоянной температуре путем смешивания насыще ных расплавов разного состава ij. Этот способ не позволяет получат структуры с заданным изменением шир ны запрещенной зоны по толцщне и не дает возможности получать зависи мость ширины запрещенной зоны от ко ординаты на поверхности структуры. Известен способ жидко тной эпнтаксии варизонных структур путем из термического смешивания основного расплава, находящегося в рабочей камере в контакте с подложкой, и пересыпающего расплава 2J. Этот способ позволяет получать варизонные структуры с заданным изм нением ширины запрещенной зоны по толщине структуры, но не позволяет получать структуры, ширина запрещен ной зоны которых изменяется по поверхности структуры. Цель изобретения - получение зависимости ширины запрещенной зоны от координаты на поверхности CTpyKT ры. Это достигается тем, что непрерывно производят пересыщение основного расплава, добавляя в рабочую камеру пересыщающий расплав, и одновременно вьшодят подложку из-под упомянутого расплава со скоростью, определяе|МОй из условия V где V, - скорость движения подлоЖки, мм/мин; VP - скорость роста слоя,мм/минн; В - длина подложки, мм; h - толцина слоя на той 1части подложки, которая последней выходит из-под основного расплава, мм. Непрерывное добавление в насыщенный основной расплав пересыщаки его расплава приводит к пересыщению основного расплава. При выведении подложки из-под основного расплава, кристаллизация варизонного слоя происходит только на той части подложки, которая в данный момент находится в контакте с упомянутым расплавом. Поскольку состав жидкой фазы непрерывно меняется, то, следовательно, изменяется состав твердого раствора, осаждающегося на подложку, которая выходит .из-под расплава. В результа те процесса получается структура, химический состав на поверхности ко торой изменяется, а, следовательно, изменяется и ширина запретной зоны на поверхности структуры. Одновременно с началом кристалли 1ции подложку начинают выводить изТгод основного расплава. Так как дли подложки больше ширины рабочей каме то при постоянной скорости осаждени слоя он будет иметь одинаковую толщ ну по всей подложке, за исключением той ее части, которая находилась в контакте с основным расплавом до начала кристаллизации. На фиг. 1 изобра жена система перед началом эпитаксиашьного наращивания полупроводниковой структуры переменной толщины; на фиг. 2 - то же, в процессе эпитаксиального наращивания полупроводниковой структу ры переменной толщины; на фиг. 3 система по окончании эпитаксиального нарси:(ивания полупроводниковой структуры переменной толщины; на фиг. 4 - система перед началом эпитаксиального наращивания полупровод никовой структуры постоянной толщины; на фиг. 5 - система по окончании эпитаксиального наращивания полупроводниковой структуры постоянной толщины. Принятыследующие обозначения: расплав 1 рабочая камера 2, подложк 3, пересьидающий расплав 4, полупроводниковая структура 5. Пример . Процесс создания полупроводниковой f5a структуры, ширина запретно зоны которой изменяется по поверхности кристалла проводят следую1Д11м образом. Графитовую кассету специальной конструкции, 1лирина рабочей камеры которой 10 мм, с загруженными расплавами и подложкой длиной 10 мм размещают в кварцевом реакторе и н гревгиот в атмосфере водорода до 5О5°С. После двухчасовой выдержки подложку приводят в контакт с насы щенным основным расплавом массой( 1,8 г, содержанием 96,8 ат.% Ga. и 3,2 ат;% Sb и начинают добавление пересыщающего расплава общей массой 0,6 г, содержащего 4 ат.% АС 1 ат. Sb и 95 ат.% Ga, путем вдавливания его поршнем из специальной камеры. Одновременно с этим начинают вывед ние подложки из-под основного распл ра со скоростью 0,5 м л/мин. Через 20 мин пбсле начгша смешивания вес пересыщающий расплав введен в рабо чую каглеру, а подложка полностью выведена из-под расплава. Созданная в ходе такого процесса структура имеет толщину, плавно меняющуюся от одного края подложки к другог/iy (0-6 мкм) . Содержание АбЗЬ в твердом растворе на поверхности кристалла меняется на том же расстоянии от О до 20 ат.%, что соответствует при комнатной температуре изменению ширины, запретной зоны от 0,68 эВ до 0,95 зВ. В силу того, что полупроводниковая структура, ширина запретной зоны которой изменяется по поверхности кристалла, изготовляется в ходе одного технологического процесса, данное изобретение ильно упрощает процесс получения таких структур по сравнению с существукждей методикой (изготовление косого шлифа структуры, ширина запретной зоны которой меняется по толщине, с последующей обработкой слоя для получения качественной поверхности структуры) , Кроме того, поверхность структуры, изготовленной по предлагаемому способу, облсщает лучшим качеством по сравнению со структурами, полученными путем изготовления косого шлифа, что улучшает характеристики приборов, изготовленных на основе таких структур. Формула изобретения Способ жидкостной эпитаксии варизонных структур путем изотермического смешивания основного расплава, находящегося в рабочей камере в контакте с подложкой, и пересыщающего расплава, отличающийся тем, что, с целью получения зависимости ширины запрещенноЯ зоны от координаты на поверхности структуры, непрерывно производят пересыщение основного расплава, добавляя в рабочую камеру пересыщающий расплав, и одновременно выводят подложку изпод упомянутого расплава со скоростью, определяемой из условия. V - ЛР g где Уд -скорость движения подложки, мм/мин; -скорость роста слоя,мм/мин длина подлржки, мм; толщина слоя на той части подложки, которая последней выходит из-под основного расплава, мм. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.WoodaP ,J.EBectrocheus.Soc. 118, 1, 150 1971. 2,Авторское свидетельствб СССР по заявке 2448019/25, кл. Н 01 L 21/20, 1977.

ut.l

S-