Установка для рідкофазної епітаксії

Установка для рідкофазної епітаксії, що містить касету в нагрівальному вузлі, яка має багато комірок, утримуючий підкладку слайдер, встановлений із можливістю переміщення крізь касету уздовж комірок, для підведення підкладки в комірки, а також контейнери для гомогенізації і термопару, яка відрізняється тим, що касета виконана у вигляді розбірної конструкції, яка складається з основи, у пазу якої встановлений із можливістю переміщення слайдер зливу відпрацьованих роз чинів-розплавів за допомогою системи зливальних отворів, прикріпленої до основи пластини з ростовими комірками, що містить систему каналів і отворів, ростові комірки мають ЗМІННІ вкладиші для регулювання висоти ростових зазорів, при цьому вкладиші виконані з пазами для розміщення фальшпідкладок, утримуючого підкладку слайдера, що має вікно над підкладкою і встановлений із можливістю переміщення через касету уздовж над комірками в напрямних у вигляді знімного притискного кута та зовнішньої стінки у вигляді кутка вузла заповнення ростових комірок, у пазу якого встановлений із можливістю переміщення слайдер проливу, за допомогою системи проливальних отворів, розчинів-розплавів у ростові комірки з контейнерів для гомогенізації, що прикріплені до верхньої частини вузла заповнення ростових комірок, при цьому касета своєю основою встановлена на піддон з ємностями для зливу відпрацьованих розчинів-розплавів Винахід відноситься до області електроніки, зокрема до пристроїв для одержання одного або більше шарів матеріалу на напівпровідниковій підкладці з рідкої фази Відома конструкція установки для осадження одного або більше шарів матеріалу на напівпровідниковій підкладці рідкофазною епітаксією [Б Л Шарма, Р К Пурохит «Полупроводниковые гетеропереходы» Издательство Москва - «Советское радио» - 1979г, стр58], яка містить касету в нагрівальному вузлі, що має ряд просторово розділених і послідовно розташованих комірок, утримуючий підкладку слайдер, встановлений із можливістю переміщення крізь касету уздовж комірок, і термопару, встановлену з можливістю переміщення уздовж нагрівального вузла До недоліків даної установки відноситься те, що в касеті контейнери для гомогенізації розчиніврозплавів є одночасно і ростовими комірками, що погіршує якість структур у випадку вирощування з розчинів розплавів, що містять алюміній, через утворення окисної плівки Підкладка контактує з нижньою частиною розчину-розплаву збідненою за розчиненою речовиною, що утруднює вирощування епітаксійних структур із розчинників, що мають велику ЩІЛЬНІСТЬ Конструкція слайдера утримуючого підкладку не забезпечує можливості імпульсного відводу тепла від підкладки, що не дозволяє вирощувати низькорозмірні структури методом імпульсного охолодження насиченого розчинурозплаву Відсутній злив відпрацьованих розчиніврозплавів після завершення процесу епітаксії, що утруднює багаторазове використання тугоплавких розчинників, що легко окислюються Найбільш близьким по технічній суті, є установка для осадження одного або більше шарів матеріалу на напівпровідниковій підкладці рідкофазною епітаксією [Apparatus for deposition of a material from a liquid phase 4,214,550, USA, Jul 29, 1980], яка містить касету в нагрівальному вузлі, що має багато комірок у верхній частині, а також утримуючий підкладку слайдер, встановлений із можливістю переміщення крізь касету уздовж комірок для підведення підкладки в комірки Над верхньою частиною касети й уздовж и розташований подовжений, порожній утримуючий шток, що обертаєть СО сч сч (О 62234 ся навколо своєї подовжньої осі Множину чашкоподібних контейнерів встановлено на КІНЦІ ЦЬОГО утримувача Контейнери розташовані уздовж утримуючого штоку так, що кожний контейнер знаходиться над окремою коміркою у касеті Термопара знаходиться усередині і спроможна рухатися уздовж утримуючого штока Цю установку взято за прототип До недоліків прототипу відносяться касета виконана у вигляді нерозбірного блока, що не дозволяє здійснювати заміну деталей, що вийшли з ладу, а також здійснювати точну підгонку слайдера утримуючого підкладку до корпусу касети для забезпечення ефективного видалення розчинів-розплавів з поверхні підкладки в процесі її переміщення між ростовими комірками і запобігання ізотермічного змішування розчинів-розплавів, розташування в касеті слайдера утримуючого підкладку під комірками, забезпечує контакт підкладки з нижньою частиною розчину-розплаву, збідненої за розчиненою речовиною, що утруднює вирощування епітаксійних структур із розчинників, що мають велику ЩІЛЬНІСТЬ, конструкція слайдера утримуючого підкладку не забезпечує можливості імпульсного відводу тепла від підкладки, що не дозволяє вирощувати низькорозмірні структури методом імпульсного охолодження насиченого розчину-розплаву, відсутній злив відпрацьованих розчиніврозплавів після завершення процесу епітаксії, що утруднює багаторазове використання тугоплавких розчинників, що легко окислюються, контейнери для гомогенізації виконані у вигляді окремо закріплених на порожньому поворотному штосі чашкоподібних контейнерів, що призводить до незручностей при компонуванні нагрівального вузла, а також накладає додаткові вимоги до механічних властивостей порожнього штоку, що обертається навколо своєї подовжньої осі В основу винаходу поставлена задача створення установки для рідкофазної епітаксії, конструктивні особливості якої забезпечили б можливість розширення її технологічних можливостей Це досягається тим, що в установці для рідкофазної епітаксії, що містить касету в нагрівальному вузлі, яка має багато комірок, утримуючий підкладку слайдер, встановлений із можливістю переміщення крізь касету уздовж комірок, для підведення підкладки в комірки, а також контейнери для гомогенізації і термопару, касета виконана у вигляді розбірної конструкції, яка складається з основи, у пазу якої встановлений із можливістю переміщення слайдер зливу відпрацьованих розчинів-розплавів за допомогою системи зливальних отворів, прикріпленої до основи пластини з ростовими комірками, що містить систему каналів і отворів, ростові комірки мають ЗМІННІ вкладиші для регулювання висоти ростових зазорів, при цьому вкладиші виконані з пазами для розміщення фальшпідкладок, утримуючого підкладку слайдера, що має вікно над підкладкою і встановлений із можливістю переміщення крізь касету уздовж над комірками в направляючих у вигляді знімного прижимного кутка та зовнішньої стінки у вигляді кутка вузла заповнення ростових комірок, у пазу якого встановлений із можливістю переміщення слайдер проливу, за допомогою системи проливальних отворів, розчинів-розплавів у ростові комірки з контейнерів для гомогенізації, що прикріплені до верхньої частини вузла заповнення ростових комірок, при цьому касета своєю основою встановлена на піддон з ємностями для зливу відпрацьованих розчинів-розплавів На відміну від прототипу, конструкція якого обмежує технологічні можливості установки, ВІДПОВІДНО до винаходу розширення цих можливостей можливо насамперед за рахунок того, що касета виконана у вигляді розбірної конструкції, що дозволяє здійснювати заміну деталей, що вийшли з ладу, а також здійснювати точну підгонку слайдера утримуючого підкладку до корпусу касети для забезпечення ефективного видалення розчиніврозплавів з поверхні підкладки в процесі її переміщення між ростовими комірками і запобігання ізотермічного змішування розчинів-розплавів Розташування в касеті слайдера утримуючого підкладку над комірками, забезпечує контакт підкладки з верхньою частиною розчину-розплаву, збагачену за розчиненою речовиною, що полегшує вирощування епітаксийних структур із розчинників, які мають велику ЩІЛЬНІСТЬ Сформоване вікно в слайдері утримуючому підкладку, у вигляді отвору над підкладкою, дозволяє здійснювати імпульсне охолодження підкладки і прилягаючої до неї частини розчину-розплаву, і ВІДПОВІДНО вирощувати низькорозмірні структури методом імпульсного охолодження насиченого розчину-розплаву Наявність піддона з ємностями для зливу відпрацьованих розчинів-розплавів, а в основі касети - слайдера зливу розчинів-розплавів полегшує багаторазове використання тугоплавких розчинників, що легко окислюються, а також розбирання касети після завершення процесу епітаксії Контейнери для гомогенізації і вузол заповнення ростових комірок є елементами самої касети, що надає зручності при компонуванні нагрівального вузла Наявність у ростових комірках змінних вкладишів дозволяє підбирати необхідну висоту ростового зазору в кожній ростовій комірці за рахунок товщини вкладишу, а наявність пазу у вкладишах дозволяє розміщати фальшпідкладки в нижній частині ростових комірок для насичення розчинів-розплавів Суть винаходу подана на фіг 1, 2 Установка складається з касети 1, встановленої на піддон 2 із ємностями для зливу відпрацьованих розчинів-розплавів 3 Касета 1 розміщена в нагрівальному вузлі 4, у якому встановлена термопара 5 Касета 1 виконана у вигляді розбірної конструкції і складається з основи 6, на який прикріплена пластина з ростовими комірками 7 з змінними вкладишами 8, утримуючого підкладку слайдера 9, знімного прижимного кутка 10, контейнерів для гомогенізації 11 і вузла заповнення ростових комірок 1 2 В основі 6 виконано паз, у який встановлено слайдер зливу відпрацьованих розчиніврозплавів 13 за допомогою системи зливальних отворів 14 Пластина з ростовими комірками 7 містить систему каналів 15 і отворів 16 У змінних вкладишах 8 виконано паз для розміщення фальшпідкладок 17 В утримуючому підкладку слайдері 9 над підкладкою 18 виконане вікно 19 У вузлі 62234 заповнення ростових комірок 12 виконано паз у який встановлено слайдер проливу розчиніврозплавів 20 із контейнерів для гомогенізації 11 у ростові комірки 21 Вузол заповнення ростових комірок і слайдер проливу розчинів-розплавів мають систему заливних отворів 22 Установка працює наступним чином У контейнерах для гомогенізації 11 розміщують ВИХІДНІ матеріали, причому отвори 14 і 22 слайдера зливу 13 і слайдера проливу 20 розчинів-розплавів знаходяться в закритому стані Після компонування нагрівального вузла 4 і процесу гомогенізації розчинів-розплавів переміщенням штоку виконують суміщення отворів 20 слайдера проливу розчиніврозплавів з отворами контейнерів для гомогенізації 11, у результаті чого під дією сили тяжіння відбувається одночасне заповнення ростових комірок 21 розчинами-розплавами Переміщення підкладки 18 між комірками з розчинами-розплавами 21 здійснюють за допомогою слайдера утримуючого підкладку 9, сполученого з рухливим штоком Після приведення підкладки в контакт з одним із розчинів-розплавів здійснюють вирощування епітаксійної структури шляхом створення пересичення в рідкій фазі відомими методами (програмне зниження температури, початкове пересичення розчинів-розплавів, імпульсне охолодження насичених розчинів-розплавів і т п) При вирощуванні багатошарових епітаксіиних структур підкладку 18 послідовно приводять у контакт з розчинамирозплавами з різних ростових комірок 21 В утримуючому підкладку слайдері 9, над тильною поверхнею підкладки 18 сформоване вікно 19, що забезпечує відведення тепла від підкладки у випадку вирощування низькорозмірних структур методом імпульсного охолодження насиченого розчинурозплаву Видалення розчинів-розплавів з робочої поверхні підкладки 18 здійснюють у результаті механічного контакту з поверхнею пластини з ростовими комірками 7, вільної від розчиніврозплавів, при переміщенні утримуючого підкладку слайдера 9, від однієї ростової комірки 21 з розчином-розплавом до іншої Після завершення процесу вирощування епітаксійної структури підкладку 18, за допомогою утримуючого підкладку слайдера 9, переміщують у «нейтральне» положення, що забезпечує відсутність контакту підкладки з розчинами-розплавами Потім переміщенням штоку, жорстко сполученого зі слайдером зливу розчиніврозплавів 13, здійснюють суміщення отворів 16 у ростових комірках 21 із системою зливальних отворів 14, у результаті чого розчини-розплави під дією сили тяжіння видаляються з ростових комірок 21 у ємності 3 для зливу відпрацьованих розчиніврозплавів піддона 2 Таким чином, запропонована касета установки для рідкофазної епітаксії робить її універсальною в застосуванні, простою в експлуатації, і в порівнянні з відомими технічними рішеннями дозволяє значно розширити технологічні можливості, як-то можливість вирощування в одному процесі як об'ємних епітаксіиних шарів, так і низькорозміних структур різноманітних матеріалів різноманітними методами, у тому числі і методом імпульсного охолодження насиченого розчину-розплаву, а також можливість багаторазового використання тугоплавких розчинників, що легко окислюються, що обумовлює широке промислове застосування А-А і 19 Фіг. Z Комп'ютерна верстка О Воробей Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119