Спосіб вирощування напівпровідникових шарів рідкофазною епітаксією

Винахід відноситься до технології епітаксіального росту і може бути використаний для одержання однорідних епітаксіальних напівпровідникових шарів, що застосовуються у виробництві електронних та оптоелектронних приладів. Відомо спосіб вирощування епітаксіальних шарів у рідкій фазі шляхом рекристалізації з розплаву, насиченого напівпровідниковим матеріалом [1]. Вирощування проводять в ампулі з інертним газом, що містить касету, в одній половині якої знаходяться підготовлені пластини, а в іншій - розплав, шляхом кристалізації шарів напівпровідника на поверхні пластин зі швидкістю 0,5К/мін при відповідному переміщенні касети. Основним недоліком відомого способу є зміна складу розплаву в процесі росту, що приводить до неоднорідного розподілу компонентів у зростаючому шарі та виникненню макроступенів. Крім того, даним способом складно одержати тонкі плівки, а використання касет приводить до забруднення розплаву. Найбільш близьким способом до запропонованого є спосіб вирощування шарів рідкофазною епітаксією, який полягає в тому, що вирощування проводять з розчину, поміщеного в графітовий тигель, на монокристалічну пластину в циліндричної кварцової ампулі шляхом лінійного охолодження зі швидкістю 0,5К/мін [2]. До недоліків відомого способу відносяться наявність великої кількості макроступенів та неоднорідність компонентів у вирощеному епітаксіальному шарі. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення способу вирощування шарів рідкофазною епітаксією, що досягається при впливі ультразвукового поля на розчин, яке дозволить забезпечити ріст шару, що має одну атомарно-гладку поверхню на границі розподілу фаз. Вказана задача досягається тим, що у способі вирощування шарів рідкофазною епітаксією, який полягає в тому, що вирощування проводять з розчину, поміщеного в графітовий тигель, на монокристалічну пластину в циліндричної кварцової ампулі шляхом лінійного охолодження зі швидкістю 0,5К/мін, згідно винаходу, у розчин вводять ультразвукові хвилі з частотою від 0,3 до 5 МГц у напрямку перпендикулярному поверхні пластини та впливають на процес кристалізації, який проводять зі швидкістю від 0,1 до 0,25К/мін. Ультразвукові хвилі з частотою менш 0,3МГц недоцільно використовувати тому, що довжина хвилі при даних частота х перевищує рівень розчину, який у способі вирощування рідкофазної епітаксії складає не більш 10мм. Використання ультразвукових хвиль з частотою більш 5МГц приводить до складності виготовлення джерела ультразвуку для роботи на цих частотах. Вирощування зі швидкістю кристалізації менш 0,1К/мін має низку продуктивність. Використання швидкості кристалізації більш 0,25К/мін приводить до неоднорідного розподілу компонентів у зростаючому шарі. Реалізація запропонованого способу дозволяє одержувати епітаксіальні напівпровідникові шари однорідного складу, необхідні для виробництва електронних та оптоелектронних приладів. Спосіб реалізується наступним чином. Вихідний розчин заданого складу поміщають у графітовий тигель. Графітовий тигель, до нижньої частини якого приклеюють монокристалічну пластину, поміщають у кварцову ампулу, відкачану до тиску 10-4мБар і закриту механічним клапаном. Ультразвукові хвилі з часто тою від 0,3 до 5 МГц вводять у розчин від п'єзоперетворювача через кварцовий хвилевід і впливають на розчин при плавленні та кристалізації. Ультразвукові хвилі вводяться в напрямку, перпендикулярному поверхні пластини. Нагрівання ампули забезпечує двохдзеркальний інфрачервоний нагрівач. При досягненні заданої температури розчин витримують протягом 2030 хвилин і починають процес кристалізації зі швидкістю від 0,1 до 0,25К/мін. По закінченні процесу росту пластину відклеюють від тигля і піддають травленню. Спосіб, що пропонується, випробуваний у лабораторних умовах. Реалізацію проілюстровано прикладом. Вирощування однорідних епітаксіальних шарів арсеніду галію з розчину галію при впливі ультразвуку. Розчин галія масою 0,8г поміщають у графітовий тигель. До тигля приклеюють монокристалічну пластину арсеніду галію. Тигель з пластиною арсеніду галію і розчином галію поміщають у кварцову ампулу. Ультразвук з частотою 3МГц вводять у розчин галію перпендикулярно поверхні росту. При досягненні заданої температури розчину галію та його витримки при температурі 750°С протягом 20-30 хвилин, проводять ріст шарів шляхом охолодження зі швидкістю кристалізації 0,25К/мін. У результаті проведених досліджень було встановлено вплив ультразвуку на зниження кількості макроступеней росту до однієї у вирощених шарах. Запропонований спосіб рідкофазної епітаксії для вирощування однорідних епітаксіальних шарів в ультразвуковому полі дозволяє одержувати однорідні епітаксіальні шари, що мають одну атомарно-гладку макроступінь у всій області росту. Джерела інформації: 1. Курносов А.И., Юдин В.В. Те хнология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем - М.: Высш. шк. -1986. -386с. 2. Y. Inatomi, К. Kuribayashi. Morphological stability of GaP(111)B in LPE under static magnetic field // J. Cryst. Growth. -2002. -V.241. -P.395-403.