Устройство для выращивания эпитаксиальных структур из газовой фазы

Сова Советских

СОцмалмстичесимх

Республик

ОП ИСАНИЕ < цв12з17

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТВЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву(22) Заявлено 13.11.75 (2|) 2185810/25

2 (51) М. KA. с присоединением заявки №вЂ”

Н 01 4 21/20

Гаауааратаенньй кампат

Сааата Мнннатраа СССР

as делам нзабратаннй н аткритнй (23) Приоритет— (43) Опубликоваио25,06.78.Бюллетень 34 23 (53} УДК 621.382 (0ВВ.В} (40) Дата опубликования описания 21 06.78

Э. П. Бочкарев, Г. Б. Гольдин, О. E. Коробов, В. Н. Маслов и В..П. Хлебников (72) Авторы изобретения

Государственный ордена Октябрьской Револю научно исследоватепьский и проектный инсти редк оме;аллическ ой промышленности (73) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ ЭПИТАКСИАЛЬНЪ|Х

СТРУКТУР ИЗ ГАЗОВбй ФАЗЫ

Изобретение касается выращивания экитаксиальных структур, в частности может быть использовано для выращивания как. многослойных попупроводниковых структур, гак и полупроводниковой сверхрешетки.

Известно устройство для выращивания полупроводниковой сверхрешеткн из гааовой фазы 11). то

Внутри реакционной камеры на штоке т закреплен держатель подложки. На держателе подложки размещена подложка из арсенида галлия. В верхней части реакцн- 15 ойной -камеры находится резервуар с гаппием. С наружной стороны реакционной камеры установлена печь для подогрева подложки и печь для подогрева эоны, где размещен резервуар с галлием. В качест 20 ве источников используют газообразную смесь хпориде галлия, арсина и фос ина, состав которой над поверхностью подложки изменяется клапанами, установпенными на газопроводах. 25,Диаметр реакционного объема камеры„ в которой были цопучены положительные результаты, равен 15 мм.

Установка с таким диаметром каме ры обладает очень малой производите ьносгью, так как в ией за один процесс можно попучнть одну структуру диаметром

10 мм.

Известно,так же устройство дна выращивания эпнгакснапьных структур из газовой фазы (21.

Оно содержит вертикальный трубчатый реактор с шгуцерами дпя ввода и вывода газе-носителя, внутри которого находят ся два графитовых бпока дда креплении источников и поппмкек, тяцтолненные в аиде плоских дисков. Рабочие плоскости дисков расположены napanneahao опии дру» гому. Места крепления источников и подложек расколакены по периферии блоков.

Блоки закреплены íà штоках, связанных с приводами дпя вращения и перемещении блоков. Нагреватели выполнены с nnocnaw фронтом нагрева и установлены внутри

° 612317 реактора параллельно плоскостям 0DDTBepствующих блоков.

Недостатком известного устройства является то, iro получаемые на этом уст ройстве структуры обладают неудовлетворительной величиной амйпитуды изменения состава, не превышающей 3-х моп % при топщине 100-200А.

Цель изобретения - увеличение вмлпи туды изменения состава в получаемых тонкоснойных эпитаксиапьных структурах. 1в

Это достигается тем, что в известном устройстве для выращивания,эпитакснвл ных структур нз газовой фазы, содержа щем вертикальный трубчацый ревктор с штуцерами дпя ввода и вывода газа, рво попсокенные в нем блоки дпя кренпения источников и подложек, выполненные в виде параппельно установленных плоских дисков и снабженные средствами крепления нодпожек и источников по церифе рО рии блок,ов., нриводы для вращения и. перемешения, сочлененные с бпокамн с помощью штоков, нагреватели, выпопнепные с плоским.фронтом нагрева и.установленные внутри реактора пвраппепьно нпоскос- д тям соответствующих блоков, место дня крепления каждого источника ограждено со всех сторон бортиком, высота которого больше,.чем толщина источника, а отношение зазора между бортиком и лод- zg ложкой к расстоянию между источником и подложкой составляет 0,1-0,01. Бортик макет быть ижолнен из материала блока и из материнца источника.

На фиг. 1 изобрвжецо устройство дпя 8S выращивания эпитаксиапьньсх структур из газовой фазы, разрез, на фнг. 2 взаимное рвсноиожепие блока источника я блока подножки с частичным вырезом дяя лучшего показа конструкций; нафнг.3 е укрупненно изображен разрез бортика, разделяющий двв соседних источника яа фиг. 4 - блок источника со стороны . крепления источников, на фиг. 5 - блок щпожки со стороны крепления цодло- 45 жек.

Устройство содержит трубчатый реакгор 1, металлический водоохлвждаемый кожух 2, верхний фпвнец 3, нижний фла-. нец 4, грвфитовый блок 5, шт.ок 6, при- 50 вод 7, нагреватель 8, кварцевую трубку

9, графнтовый блок 10, шток 11, уппогнения 12 и 13, привод. 14, нагреватель

15, кварцевую трубку 16, штуцеры 17 и 18, смотровые окна 19 и 20, бортик . 55

21, источник 22, подножку 23, средство крепления 24. B устройстве кварцевый трубчатый реактор 1 эакщочеи в метаппический водоохпвждвемый кожух 2

Грвфитовый бпок 5 со средством крепления 24 источников 22 выполнен в виде плоского диска с бортиками 21, ограждающими со всех сторон каждый источник, и закреппен на штоке 6, соединенном с приводом 7. Средства,крепления 24 выполнены, например, в виде винта с шайбой. Над графитовым блоком 5 установлен нихромовый нагреватель 8, заключен ный в кварцевую трубку 8. Трубка 8 выполнена в виде плоской спирали. Кварцевая трубка 9 с нагревателем 8 через уплотнение (на фиг. не указано) крепит ся к верхнему флвнцу Э. Под графитовым .блоком 5 параллельно его нижней пноокоети установлен графитовый блок 10 по периферии которого в углублениях размещены подложки 23, Средства креппения выполняются, например, в виде скоб.

Штоки 6 и 11 через уплотнения 12 в верхнем Э и 13 в нижнем 4 фланцвх выводятся к приводам 7 и 14 для вращения и осевого перемещения блоков 5, 10.

Под блоком 10 размещен нихромовый нагреватель 15, заключенный s квврцевузв трубку 16, Кварцевая трубка выполнена в виде плоской спирали и через уппотне ния (нв чертеже не указано) крепится к .фпвнцу 4. В верхнем фпвнце 3 имеется штуцер 17 для ввода s реактор газовой смеси, в нижнем флв ще . штуцер 18 для вывщМ газовой смеси. кожухе 2 имеются двв смотровых окна 19 и 20, расположенные нв одной осие

Работа устройства осуществляется спедукипим обозом.

На блоке 10 по нериферии с помощью средств крепления размещают подложки

23 из врсенидв галлия, а на блоке 5 шайбой 2 4 крепят ис точиики агд г и юв Ф отличающиеся по составу так, чтобы подножки были лерекрыты поверхностями источников

После сборки л герметизации ycrpoO ства .с помонд.ю квтетометра через смотровые окна 3.9, 20 устанавливают необходимую величину зазора, например ЗОО мкм, между поверхностями подложек 23 и и" точников 22.

Реакционный объем через штуцеры

17 и 18 продувают сначала инертным газом, потом водородом, и включают нагреватели 8 15.

При достижении на блоке с источниками температуры 850-900оС, а на блоке с подложками - на:50оС ниже, в реактор 1 с водородом подаются пары ревгентв-носитепя, например, пары воды

612317 нпи HCt. Затем вкпючаются приводы 7 .и 14 штоков 6, ll. Относитепьная ско рость вращения устанвпивается 1-2 об/мин.

Через заданное количество оборотов графнтовые бпоки осганавпиваются и разводягсяв

После охпаждения устройства проиэво дится его разгрузка. Оптимальное отношение зазора между бортиком и подпожкой к расстоянию между источником и подпожкой, равное 0,1-0,01, быпо опреде © пено зкспериментапьным путем. При отношении бопьшем, чем 0,1, выход годных (по вепичине амппитуды изменения cocr&

) заметно уменынается. Соотношение еньше, чем 0 01, конструктивно aegeae- сЬобраэно, Предложенное устройство обеспечипо попучение гонкоспойной структуры сверхрешетки, работающей в кинетическом диа паз оне. з

В 2О-спайной структуре на основе рдого раствора@а Р„А&л-х б чена амппитуда изменении состава не му» нее 10 монь % при тонщине споев150А.

Таким образом, применение бортиков, ограждавших каждый as источников, yseничипо амппитуду изменении состава в выращиваемых тоикоспойных структурах до величины, необхопимЮ для иэготовпення приборов, рабогаюпцах в кинетичеоком. диапазоне.

Ф.ормупа изобретения "

1. Устройство дпя выращивания эпигахснапьных структур иэ газовой фазъц

33 содержащее вергнкапьный трубчатый реактор с штуцерамн дпя ввода и вывода r& за, распопоженные в нем бпоки дпя креп ф % пеняя источников и подпожек, выпопнен ные в saae параппепьнп установленных, ппоских дисков н снабженные сведствами креппения подножек и источников по периферии бпо:ов, приводы для вращения и перемещения, сочпененные с бпоками с помощью штоков, нагреватели, выполненные с ппоским фронтом нагрева а установпенные внутри реактора параллельно ппоскостям соответствующих бпоков, о rи и ч а ю m е е с я reae> что, с денио увепичения амплитуды изменении cocra6a в гвнкоспойных структурах, место для креппения каждого источника ограждено со всех сторон бортиком, иисога которве го боныне ° чем топщииа истлении& а О паненке зазора между бортиками и под ножкой сосгавпяет 0,1-0,01.

2. Устройство по a.l, о т и и ч в ю щ е е с я тем, что бортик иыпопнен as материапа бпока.

3. Устройство ao n.l, o r a и Ч & Ioщ е е с я тем, что бортик выпонненив материапа источника.

Источтаки . «нформации, яринитые вв внимание при экспертизе:

1.Жс»Мвtee А.K.Моро а raw<é

a f, a S ewcenductew ьц ре си tice

"Х. ЕМсЬ осКЕю See 1971, 118, М 9, 1459»1463.

2. Заявка ЬЬ 2178952/26 е кп. Н О l 4 2 E/20 20.1075

612317

4@а. У фиа т

Составитель Н. Островская

Редактор Н. Разумова Техреду О, Попович Корректор Й. Мельниченко

Заказ 4080/49 Тираж 960 l1 одписн ое

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4