Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Спосіб графоепітаксії арсеніду галію із рідкої фази, що включає формування орієнтуючого мікрорельєфу на робочій поверхні аморфної підкладки, приведення її в контакт з попередньо насиченим розчином-розплавом, розміщеним в зазорі між аморфною підкладкою, розташованою робочою поверхнею униз, та обмежувальною пластиною, вирощування графоепітаксійної плівки напівпровідника шляхом пересичування розчину-розплаву за рахунок його примусового охолодження вздовж лінії ліквідусу, при наявності горизонтального градієнта температури вздовж робочої поверхні аморфної підкладки, який відрізняється тим, що примусове охолодження розчину-розплаву виконують з періодичними коливаннями температури відносно лінії ліквідусу з амплітудою коливань температури 5-10 °С та періодом коливань 15-25 хвилин при наявності у зоні вирощування вертикального градієнта температури, направленого до робочої поверхні аморфної підкладки, при цьому підживлення кристалізовним матеріалом розчину-розплаву здійснюють розчиненням обмежувальної пластини, виконаної з арсеніду галію, а після закінчення вирощування графоепітаксійної плівки арсеніду галію на аморфній підкладці розчин-розплав видаляють з її поверхні шляхом центрифугування.

Текст

Спосіб графоепітаксії арсеніду галію із рідкої фази, що включає формування орієнтуючого мікрорельєфу на робочій поверхні аморфної підкладки, приведення її в контакт з попередньо насиченим розчином-розплавом, розміщеним в зазорі між аморфною підкладкою, розташованою робочою поверхнею униз, та обмежувальною пластиною, вирощування графоепітаксійної плівки напівпрові 3 38629 примусового охолодження вздовж лінії ліквідусу, при наявності горизонтального градієнту температури вздовж робочої поверхні аморфної підкладки, примусове охолодження розчину-розплаву виконують з періодичними коливаннями температури відносно лінії ліквідусу з амплітудою коливань температури 5-10°С та періодом коливань 15-25 хвилин при наявності у зоні вирощування вертикального градієнту температури, направленого до робочої поверхні аморфної підкладки, при цьому підживлення кристалізуємим матеріалом розчинурозплаву здійснюють розчиненням обмежувальної пластини, виконаної з арсеніду галію, а після закінчення вирощування графоепітаксійної плівки арсеніду галію на аморфній підкладці розчинрозплав видаляють з її поверхні шляхом центрифугування. Суттєвою відмінністю від прототипу є те, що примусове охолодження розчину-розплаву виконують з періодичними коливаннями температури відносно лінії ліквідусу з амплітудою коливань температури 5-10°С та періодом коливань 10-25 хвилин при наявності у зоні вирощування горизонтального градієнту температури та вертикального градієнту температури, направленого до робочої поверхні аморфної підкладки, що дозволяє періодично частково під-розчиняти графоепітаксійну плівку та обмежувальну пластину із напівпровідникового матеріалу для стримування вертикального та дендритного росту напівпровідника на початкових стадіях графоепітаксії, а також для підживлення кристалізуємим матеріалом розчину-розплаву, а на подальших стадіях вирощування створювати більш сприятливі умови для тангенційного зрощування однаково орієнтованих за допомогою орієнтуючого мікрорельєфу аморфної підкладки локальних ділянок напівпровідника в суцільну монокристалічну графоепітаксійну плівку арсеніду галію з мозаїчною або гладкою поверхнею. Використання в способі обмежувальної пластини виготовленої із напівпровідникового матеріалу, з полікристалічного або монокристалічного арсеніду галію, дозволяє зменшити зазор поміж нею та робочою поверхнею аморфної підкладки, збільшити площу змочування її насиченим розчином-розплавом за рахунок значного покращення його капілярного всмоктування в зазор, а зменшення зазору покращує умови для отримання більш якісних графоепітаксійних плівок арсеніду галію з меншою товщиною і кращою адгезією до поверхні аморфної підкладки на всій площі робочої поверхні аморфної підкладки, із більш гладкою морфологією поверхні. Для кращого видалення розчину-розплаву без механічних пошкоджень поверхні графоепітаксійної плівки після закінчення процесу графоепітаксійного вирощування, його видаляють шляхом центрифугування (швидким обертанням пакету "аморфна підкладка - розчин-розплав - обмежувальна пластина") навколо вертикальної вісі. Граничні значення амплітуди коливань температури та їх періоду при примусовому охолодженні розчину-розплаву визначені експериментальним шляхом при вирощуванні графоепітаксійних плівок арсеніду галію на аморфних скляних підкладках і 4 відхилення від них погіршує якість графоепітаксійних плівок. Приклад виконання способу Графоепітаксію арсеніду галію з рідкої фази здійснювали на аморфних підкладках з високотемпературного скла марки С-50-9, коефіцієнт термічного розширення якого близький до коефіцієнта термічного розширення арсеніду галію, діаметром 30мм і товщиною 1мм. За допомогою фотолітографії на скляних відполірованих підкладках створювали маску-малюнок у вигляді ґратки з гексагональними або трикутними вікнами з розмірами від 10 до 150мкм. Після цього скляні підкладки підлягали травленню у фтористоводневій кислоті на глибину 3-10мкм. При цьому на їхні х робочих поверхнях утворювалась рельєфна система з виступів і виїмок, що слугує орієнтуючим мікрорельєфом. Після цього в спеціальній касеті із графіту розміщують знизу обмежувальну пластину з полікристалічного або монокристалічного арсеніду галію товщиною 0,3-0,5мм і діаметром 30мм. По краям її розміщують графітові прокладки однакової товщини і на них зверху розміщують скляну підкладку обернену робочою поверхнею з орієнтуючим мікрорельєфом униз формуючи поміж нею і обмежувальною пластиною зазор 0,5 - 1мм і фіксують такий пакет за допомогою фіксатора в касеті. Далі касету і ємкість з компонентами для розчину-розплаву розміщують у вертикальний проточний кварцовий реактор і нагрівають її в середовищі очищеного паладієвим фільтром водню в зоні вирощування до температури початку графоепітаксійного вирощування, наприклад 950°С, за допомогою трьохзонної вертикальної резистивної печі, при якій у ємкості відбувається насичення розчину миш'яку в розплаві галію. У якості розчинника використовували галій. Після гомогенізації розчину-розплаву протягом 20-30 хвилин касету занурюють у ємкість з розчином-розплавом і заповнюють їм зазор поміж скляною підкладкою та обмежувальною пластиною за рахунок його капілярного всмоктування. Після цього касету підіймають і розміщують її в зоні вирощування на одному рівні з трубкою через яку подається водень у реактор. При цьому потоком охолодженого водню, що протікає біля бокової кромки скляної підкладки, створюють горизонтальний градієнт температури 510°С/см вздовж її робочої поверхні. А за допомогою регуляторів трьохзонної резистивної вертикальної печі у зоні вирощування створюють вертикальний градієнт температури 5-10°С/см направлений до робочої поверхні скляної підкладки. Потім створюють необхідні умови для кристалізації арсеніду галію на робочій поверхні скляної підкладки шляхом пересичування розчинурозплаву за рахунок його примусового охолодження в зоні вирощування з середньою швидкістю зниження температури 0,3-1,5°С/хвилину. Для покращення умов графоепітаксіального вирощування арсеніду галію, стримування вертикального та дендритного росту мікрокристалів і локальних плівок на робочій поверхні скляної підкладки на початкових і подальших стадіях вирощування, примусове охолодження розчину миш'яку в розплаві галію виконують з періодичними 5 38629 коливаннями температури відносно лінії ліквідусу з амплітудою коливань температури 5-10°С та періодом коливань 15-25 хвилин. При цьому процес графоепітаксії арсеніду галію відбувається таким чином: При контактуванні робочої поверхні скляної підкладки з поверхнею шару розчину-розплаву орієнтуючий мікрорельєф формує мікрорельєфну орієнтуючу поверхню меніска розчину-розплаву. Оскільки питома щільність кристалізуємого матеріалу значно менша питомої щільності метала розчинника, при створюванні перенасичення, потрібного для початку кристалізації, у розчинірозплаві спонтанно утворюються вільно плаваючі мікрокристали з правильною шестикутною формою плоских пластин, які вспливають до орієнтуючої поверхні скляної підкладки, де завдяки капілярним силам вони орієнтуються вхідними кутами виїмок мікрорельєфу і прикріплюються до бокових граней-стінок орієнтуючи х виїмок мікрорельєфу скляної підкладки. Після прикріплення мікрокристалів арсеніду галію до підкладки при подальшому процесі вирощування відбувається їх бокове розрощування, і завдяки тангенціальному росту зрощування їх один з одним в локальні монокристалічні ділянки з мозаїчною поверхнею і зрощування цих локальних ділянок в суцільну графоепітаксійну Комп’ютерна в ерстка А. Рябко 6 плівку арсеніду галію. Подальше нарощування кристалізуємого матеріалу відбувається як у класичній епітаксії із обмеженого об'єму розчинурозплаву. Наявність у зоні вирощування горизонтального градієнту температури покращує орієнтуючий ефект на початкових стадіях вирощування, а наявність вертикального градієнту температури покращує перенос кристалізуємого матеріалу з обмежувальної пластини до робочої поверхні скляної підкладки. Після закінчення процесу вирощування графоепітаксійних плівок, наприклад при температурі в зоні вирощування 500°С, обертанням графітової касети навколо її вісі зі швидкістю 50обертів/хв. здійснюють видалення розчину-розплаву із зазору та поверхні вирощеної графоепітаксійної плівки арсеніду галію. Вирощенні графо-епітаксійні плівки арсеніду галію мали товщину від 20 до 100мкм і мали кристалографічну орієнтацію (111), з суцільною гладкою морфологією поверхні. Таким чином запропонований спосіб дозволяє отримувати більш якісні графоепітаксійні плівки арсеніду галію, що обумовлює можливість його широкого промислового використання, наприклад для виробництва фотоелектричних перетворювачів сонячної енергії на основі арсеніду галію. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП“Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Method for graphoepitaxy of gallium arsenide from the liquid phase

Автори англійською

Zhurba Oleksandr Mykhailovych, Shutov Stanislav Viktorovych, Yakovenko Serhii Mykolaiovych

Назва патенту російською

Способ графоэпитаксии арсенида галлия из жидкой фазы

Автори російською

Журба Александр Михайлович, Шутов Станислав Викторович, Яковенко Сергей Николаевич

МПК / Мітки

МПК: H01L 21/02, C30B 19/00

Мітки: фазі, галію, рідкої, спосіб, графоепітаксії, арсеніду

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/3-38629-sposib-grafoepitaksi-arsenidu-galiyu-iz-ridko-fazi.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб графоепітаксії арсеніду галію із рідкої фази</a>

Подібні патенти