Устройство для получения многослойныхпОлупРОВОдНиКОВыХ СТРуКТуР МЕТОдОМжидКОСТНОй эпиТАКСии Советский патент 1981 года по МПК C30B19/06 

Изобретение относится к полупроводниковой электронной технике и может быть использовано для изготовления многослойных полупроводниковых структур, применяемых для создания полупроводниковых приборов.

Известны конструкции, с помощью которых изготовляются многослойные полупроводниковые структуры методом жидкостной эпитаксии. При этом либо одна подложка последовательно помещается в разные растворы 1, либо растворы последовательно продавливаются через пространство над подложкой 2.

Известно устройство, состоящееиз корпуса, подвижного блока растворов, порщня 3. Подложки находятся в нижней части устройства и расположены параллельно друг другу, образуя один длинный канал между ними. Поршень находится под блоком растворов. Пространство перед поршнем связано тонким расширяющимся каналом с зазором между подложками. При совмещении одного из контейнеров с отверстием в пространстве перед поршнем раствор попадает в это пространство, затем продавливается через канал и попадает в зазор между подложками. Из этого раствора растет первый слой структуры. Затем пространство перед порщнем заполняется следующим раствором, который аналогичным образом продавливается через канал и попадает в зазор между подложками, выдавливая предыдущий отработанный раствор. Последний по специальному каналу попадает в сборник. Из раствора, находящегося между подложками, растет следующий слой структуры. По окончании роста в зазор между подложками впрыскивается раствор Ga-GaAs с больщим

10 количеством алюминия. Из этого раствора при охлаждении системы до комнатной температуры выпадает слой, близкий по составу к AlAs, который затем удаляется в 15 соляной кислоте. Предусмотрен также сдвиг раствора с подложки по окончании роста.

Однако это устройство обладает следующими недостатками. Устройство предназна20чено только для изготовления структур на основе GaAs, AlAs и их твердых растворов, так как окончание роста за счет прикрытия поверхности структуры слоем AlAs с последующим его стравливанием в кислоте неприемлемо для большинства других структур и слоев. Например, прикрытие таким путем твердого раствора (InGa)As разъедает поверхность этого соединения. Чаще всего необходимы пленки и структу30ры с так называемой «ростовой поверхностью, т. е. поверхностью, освобожденной от раствора сразу же по окончании роста еще при высоких температурах. Таковы, например, требования к поверхности структур, используемых при изготовлении фотозмиттеров с отринательным электронным сродством. Несмотря на то, что в пзвестном способе такой сдвиг раствора предусмотрен, однако он осуществляется с половины подложек. Вторая же половина в этом случае оказывается балластной. При изготовлении некоторых многослойных структзф механический сдвиг отработанного раствора необходим после окончания роста одного из промежуточных слоев. Так, например, при изготовлении структур, у которых соседние слои резко отличаются по свойствам (например, п- -п-я -структуры для генераторов Ганна, где уменьщение уровня легирования при переходе от слоя л+ к слою п должно составлять 10 раз), для выдавливания предыдущего раствора последующим необходимо затратить больщое количество раствора для промывки. Наличие промежуточного механического сдвига значительно уменьщило бы количество промывающего раствора. Однако такая возможность в известном способе не предусмотрена. Целью изобретения является более полное удаление расплава из зазора между подложками и новыщение производительности. Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено кассетой, выполненной в виде рамки с пазами для размещения подложек, установленной в камере роста с возможностью перемещения, и набором горизонтальных пластин, жестко закрепленных в камере роста напротив отверстий в рамке между пазами, На фиг. 1 изображен корпус в аксонометрии; на фиг. 2 - порщень; на фиг. 3 - выталкиватель; на фиг. 4 - кассета для подложек; на фиг. 5 - контейнер для расплавов. Устройство содержит корпус /, помещаемый в пазы 2, выталкиватель S, имеющий пластины 4. Кассета 5 с подложками 6 также помещается в корпус. Чтобы подложки при поступательном движении кассеты не выпадали из нее, они запираются скобами 7 и 5. В корпусе имеется пространство 9 для дозировки раствора, соединенное с помощью малого отверстия 10 с пространством // перед кассетой. В пространство 9 помещается порщень 12, который может перемещаться. Весь корпус закрывается направляющей 3 с блоком растворов М, состоящим из нескольких емкостей /5 для растворов. В каждой емкости имеется отверстие в дне. В направляющей также имеется отверстие, находящееся над пространством для дозировки раствора 9 Ниже кассеты в корпусе устройства нахо ится емкость 16 для сбора отработанного аствора. Скоба 7 одновременно является яжем, с помощью которого осуществляетя перемещение кассеты внутри собранного стройства во время работы. Работает устройство следующим образом. Перемещением блока растворов 14 отверстие в одной из емкостей 15, содержащей раствор, совмещается с отверстием в направляющей 13. Раствор из емкости попадает в дозирующее пространство 9 перед поршнем 12. Количество попавшего в это пространство раствора определяется свободным объемом перед порщнем. Поршень 12 надвигается на раствор и проталкивает его в пространство // перед кассетой 5 через отверстие 10. Скобы 7 и 5 образуют боковые стенки этого пространства. Верхняя стенка образована направляющей 13. Перед нродавливанием раствора через отверстие .10 кассета 5 устанавливается так, что она запирает пространство 11, отделяя его от сборника отработанных растворов. После того как раствор продавлен в нространство 11, кассета с помощью скобытяжа 7 надвигается на раствор до упора в стенку, имеющую отверстие 10. Весь раствор продавливается в зазоры между подложками. Лищняя часть раствора падает через правую часть кассеты в емкость 16. Из растворов, находящихся на подложках, осуществляется рост слоя. Удаление отработанного раствора производится надвиганием кассеты на пластины 4. Пластины проходят через зазоры между подложками и отработанный раствор через левую часть кассеты попадает в емкость 16. Если обнажение поверхности выросшего слоя нежелательно, то кассета не надвигается на пластины 4, а устанавливается в первоначальное стартовое положение. В пространство ill перед ней описанным способом доставляется следующий раствор. При надвигании кассеты на этот раствор он также попадает в зазоры между подложками, выталкивая отработанные растворы. Таким образом, устройство позволяет осуществить смену растворов как их выталкиванием с помощью пластин, так и выталкиванием их друг другом без контакта поверхности выросшей пленки с атмосферой амнулы. Оба способа смены растворов могут быть применены при выращиваНИИ одной структуры. Окончание процесса изготовления структуры осуществляется сдвигом последнего раствора за счет надвигания кассеты на систему пластин 4. Кассета 5 снабжена пазами, в которые помещаются прямоугольные либо круглые подложки. Расстояния между пазами определяют толщину раствора, находящегося в зазоре между подложками. Толщина пластин, служащих выталкивателями отработанных растворов, определяется толщиной зазоров между подложками с учетом толщины изготовляемой структуры.

Предлагаемое устройство позволяет выращивать многослойные структуры для гетеролазеров и гетеросветодиодов па основе GaAs, AlAs, а также других соединений п+ -п-п + и другие структуры для ОВЧ-приборов; p-GaAs(GaAlAs)GaP и другие структуры для фотозмиттеров с отрицательным электронным сродством.

Так как кассета с подложками размещается в средней но высоте части устройства, то размеры подложек близки к величине внутреннего диаметра используемого реактора.

Формула изобретения

Устройство для получения многослойных полупроводниковых структур методом жидкостной эпитаксии, включающее корпус, внутри которого размещена камера роста с установленными в ней горизонтально с зазором подложками, соединенная каналами с камерой подачи расплава, снабженной поршнем, и с камерой для отработанного расплава, и установленный на корпусе с возможностью горизонтального перемещения контейнер с емкостями для расплавов, имеющими отверстие в дне, о тличающееся тем, что, с целью полного удаления расплава из зазора между подложками и повышения производительности, устройство снабжено кассетой, выполненной в виде рамки с пазами для размещения подложек, установленной в камере роста с возможностью перемещения, и набором горизонтальных пластин, жестко закрепленных в камере роста напротив отверстий в рамке между пазами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. J. Gryst, Growth. 1974, v. 27, p. 97.

2.Jap. J. of Appl. Phys. 1976, v. 15, N 5, p. 887.

3.Kristall und Technik, 1976, v. 11, N 10, p. 1013 (прототип).

OUZ-I

2 IBZ

Фиг. 2