Устройство для электрожидкостной эпитаксии Советский патент 1984 года по МПК C30B19/06 

Изобретение относится к полупроводниковой технологии и касается устройств для выращивания полупроводниковых пленок.

Известно устройство для вьфащивания полупроводниковых пленок из раствора-расплава пропусканием постоянного электрического тока, в котором в качестве электрического изолятора дпя тигля с раствором-рас плавом и держателя продложки используют плавленый кварц С11

Использование кварца в качестве изолятора приводит к необходимости создания сложньпс конструкций держателя подложки с монтажными приспособлениями. Кроме того, кварц при используемых высоких температурах выращивания смачивается растворомрасплавом, из которого проводят наращивание и взаимодействуют с ним Это ведет к загрязнению выра;щиваемых слоев неконтролируемыми примесями.

Из описанных в литературе материалов для изоляторов, контактирующих с растворами-расплавами, наиболее подходящим является нитрид бора так как при высоких температурах выращивания он не смачивается расплавами, например, индия и галлия и не взаимодействует с ними. Кроме того, нитрид .бора является Хорошим диэлектриком в широком диапазоне температур, что выгодно отличает его от обычно используемого карбида кремния, проводимость которого значительна при температурах выше 400°С.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство для выращивания полупроводниковых слоев соединений А В из раствора-расплава пропусканием постоянного электрического тока в графитовой ячейке пенального типа t 21.

Устройство состоит из двух графитовых блоков, скользящих относительно друг друга. Верхний блок является тиглем для раствора-расплава, который заливают во вставленное в графитовом блоке кольцо из спрессованного нитрида бора. В нижнем блоке, являющемся подложкодержателем, крепят подложку, которую отделяют от верхнего блока пластиной-изолятором из нитрида бора с вырезом на месте крегшения подложки.

076912

Недостатком указанного устройства является то, что- изоляторы в форме пластин и колец являются отдельными деталями устройства. Зна, чительная толщина изолятора, а также наличие воздушного зазора меладу изолятором и графитом ведет к большому тепловому сопротивлению боковых стенок тигля, заметным радиальным градиентам температуры раствора-расплава, через который пропускаются электрический ток, а следовательно, к неоднородным толщинам и неоднородному легированию вырапр 5 ваемьк слоев. Получаемые прессованием порошка при высоких температурах изоляторы из нитрида, бора имеют шероховатую поверхность, и, как правило, не отвечают требованиям полу20 проводйиковой чистоты. Кроме того, использование пластин и колец в качестве изоляторов сопряжено с существенными сложностями изготовления ячейки для проведения процесса

25 выращивания. Так, например, пластину изолятдра необходимо герметично крепить к графитовому блоку для того, чтобы исключить возможность затекания раствора-расплава в зазор

,jj между изолятором и графитом.

Целью изобретения является улучшение однородности электрофизических свойств выращиваемых слоев.

Указанная цель достигается тем, что изолирующий слой вьшолнен в ви35де покрытия на внутренней поверхности стенки тигля и на внешней поверхности стенки подпржкодержателя при отношении толщины покрытия к толщине стенки 1:10 - 1:10.

40 На чертеже изображена устройство для электрожидкостной эпитаксии слоев полупроводниковых соединений

Устройство содержит графитовый тигель 1 диаметром, например 30 мм,

5 раствор-расплав 2, подложкодержатель цилиндрической формы 3 с винтом-электродом 4, прижимающим подложку 5 и обеспечиваюш 1м надежный элект рический контакт ко всей подложке,

50 токовводы 6, термопары 7, изолятор 8, представляющий собой диэлектрическое покрытие из нитрида бора толщиной 0,3-30 мкм, нанесенное на графит . Предпочтительная толщина покрытия для данного диаметра 1 мкм. Более толстые покрытия в процессе работы подвергаются растрескиванию, разрушаются, покрытие менее 3 мкм

механически непрочное и может нарушиться при эксплуатации.

В устройстве вьфащивают эпйтаксиальные слои арсенида галлия концентрацией носителей п для нелегированного расплава и до . п см для расплава„ легированного теллуром. Радиальная неравномерность толщины выросших пленок не превышает 15% от среднего значения. Образцы показывают высокую степень равномерности распределения легирующей примеси. Разброс концентрагщи свободных носителей пр толпщне пленки (20 мкм) не превышает точности измерений ±tO% при общей концентрации свободных носителей Ю см.

Плотное скрепление со стенками тигля а также незначительная толщина Ц1оя изолятора-покрытия позволяет достичь максимально возможного безградиентного нагрева раствора-расплава и подложки, что привоQ7691 ,4

дитк получению равномерных по толщине и уровню легирования вьфащиваемых пленок. Использование покрытий в качестве изолятора позволяет с конструировать ростовые ячейки с рабочей зоной сложной конфигурации с заданным расположением контактных площадок. Графит по своим физическим свойствам (коэффициенту

10 термического расширения, теплопроводности, структуре) близок к нитриду бора, поэтому Покрытие из нитрида бора на графите получается гладким, беспориетым и без растрескивания. Получаемое покрытие из нитрида бора механически прочное, что позволяет многократно испопьзовать тигель и подложкодержатель. Кроме того, полученные по описанному способу по 1срытия из нитрида бора обладают высокой степенью чистоты, что, в свою очередь, обеспечивает возможность получения полупроводниковых пленок также высокой

25 степени чистоты.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКГРО- ЖИДКОСТНОЙ ЭПИТАКСИИ, включающее графитовый тигель для раствора-расплава, графитовый подложкодержа- тель и изолирующий слой из нитрида бора, отличающееся' тем, что, с целью улучшения однородности электрофизических свойств выращиваемых слоев, изолирующий слой вьшолнен в виде покрытия на внутренней поверхности стенки тигля и на внеп^ней поверхности стенки под- лож код ержат ел я при отношении толщины покрытия к толщине стенки 1:10*^-1:10^ .(Л00о •^О) со