Устройство для жидкостной эпитаксии многослойных структур Советский патент 1988 года по МПК C30B19/06 

Изобретение относится к устройствам для получения многорлойньпс струк тур и может быть использовано в элек тронной технике. Известно устройство Сдвигового ти па, выполненйое из графита, для полу чения жидкостной эпитаксией многослойных полупроводниковых структур, содержащих многокомпонентные соедине ния разного состава. Устройство содержит контейнер с емкостями для растворов расплавов разного состава и подложкодержатедь, на котором располагается подложка. Удаление раствора с поверхности выращенного слоя в таком устройстве осуществляют дета лями скребкового типа. В указанной конструкции удаление раство ра- распла ва может сопровождаться повреждением поверхности выращенного слоя, что затрудняет подучение многослойной структуры хорошего качеству с высокой степенью планарности, особенно при толщинах слоев микронной и субмикронной толщины. Кроме того, эта конструкция накладывает определенные ограничения на число выращиваемых слоев благодаря необходимости зазора определенной величины между деталью Ькребкового типа и выращенньм слоем. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство для вьфаЩизванйя сдоев из ограниченных объемов с прокачкой раствора-расплава над подложкой или выращенными на ней слоями. Такое устройство содержит контейнер с емКостя ми для растворов разного состава, вставленные в емкости поршни с тодка телем для прокачки растворов, подложкодержатель, в котором расположена подлоука, пластина с ртверстием для запивки раствора- распДава на подложки и ёмкость ддя отработанных растворЬв-распдавов. Поступательньм движением толкателя поршень опускают внутрь емкости, что приводит к выдавливанию раствора в камеру, роста. Остатки предыдущего раствора после наращив ания слоя вьщ;авдивают в; емкость для отработанных растворов вновБ поступающим раствором. Таким образом происходит смена раствороврасплавов над подложко. Недостатком; такого устройства являе тся то, что выдавдивание раствора расплава,из емкоети в камеру роста осуществляют в вертикальном направ32лении. В результате различных эффектов, сопровождающих процесс ликвации, возможно возникновение неоднородности состава раствора-расплава. Основная неоднородность возникает в вертикальном напр|авлении (в направлении сиды тяжести). Гомогенизация раствора-расплава происходит медленно, в основном в результате коНЕгекционных потоков и диффузии. Это приводит :К тому, что на поверхность подложки поступает неоднородный раствор и в результате ухудшается однородность свойств. Целью данного изоб ретения является повышение однородности растворарасплава за счет эффекта перемешивания во время его заливки на подложку, Указанная цель достигается тем, что в емкостях размещены подвижные L-образные перегородки, в вертикальных стенках которых выполнены сквозные отверстия, а на внутренней поверхности кажДой емкости, обращенной к вертикадьной стенке перегородки, выполнены пазы и в боковых стенках корпуса выполнены выемки со скосами. Наличие сквозных отверстий в вертикальной стенке перегородки в случае совмещения с пазами в стенке емкости обеспечивает одновременное поступление раствора-расплава к подложке, установленной на подложкодержателе, с разных уровней по высоте емкости при его заливке. Направляющие, смещенные возле ячейки для прддожки, обеспечивают совмещение сквозных отверстий в вертикальной стенке перегородки с пазами в стейкё емкости перед началом наращивания эпитаксиального слоя. Такая конструкция кассеты предотвращает попадание раствора-расплава в нижний объем емкости до полного растворения шихты. На фиг.1, 2 и 3 изображено устройство при различных положениях: перед выращиванием второго слоя, при выращивании второго слоя и при выращивании третьего слоя соответственноj прододьньй разрез; на фиг.4 - сечение А-А на фиг.1, вид сверху. Устройство содержит контейнер 1 с емкостями 2 и поршнями 3. В емкости 2 помещены подвижные перегородки 4, имеющие сквозные отверстия 5. Контейнер 1 установлен на неподвижной пластине 6, в которой имеется

отверстие 7 для вьщавливания раствора-расплава. Пластина 6 контактирует с основанием корпуса 8, в котором расположена подложка 9. На внутренних поверхностях емкостей 2 вьшолнены пазы 10, а крышка 11 корпуса имеет скос 12. Кроме того, на внутренних брк.овых стенках корпуса 8 выполнены выемки 13 со скосгти .Н (фиг.4)

Устройство работает следу щнм образом. В исходном состоянии (фиг.1) перегородка 4 смещена относительно контейнера 1 таким образом, что сквозные отверстия 5 не совпадают с пазами 10 в стенке емкости 2 (фиг.4). При этом емкость 2 оказывается разделенной на два не сообщающихся объема. В больший объем загружена шихта да|я приготовлеййя раствора-расплава нужного состава. При перемещении контейнера 1 слева горизонтальная часть перегородки 4, двигаясь в-горизонтальных выемках 13 наталкивается на скос 14 и пере- городка 4 перемещается относительно контейнера 1 таким образом, что ее сквозные отверстия 5 совпадают с пазами 10 в стенке емкости 2. При этом для растврра-расплава открыварется доступ в меньший объем емкости 2. Эт позиция соответствует моменту срприКОСНОВ0НИЯ поршня 3 Той же емкости со скосом 12 в крышке 11 корпуса и совмещением емкости с отверстием 7

в пластине 6. При дальнейшем поступательном движении контейнера 1 (фиг.2 и 3) поршень 3 двигается вниз в результате чего раствор-расплав через сквозные отверстия 5 в перегородке 4, пазы 10 в стенке емкости 2, малый объем емкости 2 через отверсти 7 в плстине 6 омывает поверхность подложки 9. Наличие сквозных отверстий 5 в вертикальной стенке перегородки 4 обеспечивает одновременное поступление раствора-расплава из разных сечений по высоте емкости 2 и тем самым лучшее его перемешивание. Диаметр сквозных отверстий 5 и их пространственное расположение позволяют регулировать однородность раствора в зависимости от характера его неоднородаости. При,перемещении поршня 3 в нижнее положение на подложке 9 производят выращивание эпитаксиального слоя.

Механическое управление работой кассеты Осуществляется одним толкателем, перемещающим контейнер 1 в горизонтальной плоскости, что обеспечивает возможность автоматизации процесса получения многослойных . структур :В условиях принудительного перемешиваний раствора-расплава.

Применение этого изобретения повьш1ает рднбрЬдНость и воспрои зводимость ха.рактеристик многослойных структур при их изготовлении.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЖИДКОСТНОЙ ЭПЙТАКСЙИ МНОГОСЛОЙНЫХ СТРУКТУР, включающее ifcopnyc прямоугольной формы с крыппсой, контейнер с емкостями для растворов-расплавов,- снабженными поршнями с.толкателем, установленнуюпод ним пластину с отверстием для заливки раствора-расплава на подложки и емкость для отработанных растворов—расплавов, отличающееся тем, что, с целью повьшения однородности раствора-расплава за счет эффекта перемешивания во время его заливки на подложку, в емкостях размещены подвижные L-образные перегородки, в вертикальных стенках которых выполнены сквозные отверстия, а на внутренней поверхности каждой емкости, обращенной к вертикальной стенке перегородкиJ выполнены пазы, и в боковых стенках корпуса выполнены вы- . емки со скосами.(Лfi1ZФиг.100^а>& со оо

.l

К////////77V////////

ЙМ

//Т7/777777777

I /

7 9

Фиг,5

5 13 14/ / /

г I

10 ц- /- ГЗ

ФигЛ

L