CS203425B1 - Způsob přípravy monokrystalické epitaxní vrstvy - Google Patents

Způsob přípravy monokrystalické epitaxní vrstvy Download PDF

Info

Publication number
CS203425B1
CS203425B1 CS460478A CS460478A CS203425B1 CS 203425 B1 CS203425 B1 CS 203425B1 CS 460478 A CS460478 A CS 460478A CS 460478 A CS460478 A CS 460478A CS 203425 B1 CS203425 B1 CS 203425B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
temperature
gallium
layer
saturation
aluminum
Prior art date
Application number
CS460478A
Other languages
English (en)
Inventor
Jan Venkrbec
Jiri Rudolf
Emil Sirucek
Josef Sedlacek
Marika Hadzalova
Josef Ridvan
Original Assignee
Jan Venkrbec
Jiri Rudolf
Emil Sirucek
Josef Sedlacek
Marika Hadzalova
Josef Ridvan
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jan Venkrbec, Jiri Rudolf, Emil Sirucek, Josef Sedlacek, Marika Hadzalova, Josef Ridvan filed Critical Jan Venkrbec
Priority to CS460478A priority Critical patent/CS203425B1/cs
Publication of CS203425B1 publication Critical patent/CS203425B1/cs

Links

Landscapes

  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Description

Vynález se týká způsobu přípravy monokrystalické epitaxní vrstvy metodou kapalné epitaxe s diferencí teplot a s planární saturací.
Monokrystalické vrstvy polovodivých nebo magnetických látek se v současné době připravují několika způsoby, které lze rozdělit podle skupenství látky, z níž vyrůstá krystal. Jedním z hlavních způsobů krystalizace je růst z plynné fáze. Monokrystalické vrstvy se z plynné fáze získávají takřka výhradně tak zvanou parní epitaxí.
Velká část krystalizačních metod pro· přípravu vrstev vychází z růstu z kapalné fáze, a to z roztoku v tavenině, neboli vysokoteplotního roztoku. Jedná se o metody kapalné epitaxe, do jejichž okruhu patří metody s překlápěním aparatury, u nichž je roztok v jedné poloze nasycován ze zdroje polovodivého materiálu a překlopením do pracovní polohy dojde k zalití substrátu tímto roztokem. V průběhu ochlazování krystalizuje na substrátu vrstva. Růst se přeruší zpětným překlopením tak, aby se zbylá tavenina slila pryč z růstové oblasti.
Další metody spočívají v ponořování substrátu v horizontální či vertikální poloze. Destička substrátu, upevněná na držáku, se ponoří do nasyceného vysokoteplotního roz2 toku, kde pak při ochlazování probíhá růst krystalické vrstvy.
Konečně existují metody se smykovým stíráním, a to kazetové či šoupátkové. Po základové desce se zasazeným substrátem se pohybuje masivní grafitový blok s otvory obsahujícími roztok v tavenině. Posunutím tohoto bloku je roztok uveden do styku se substrátem. Po skončení růstu se blok opět posune, čímž dojde k setření zbylého roztoku ze substrátu.
Souvislost s těmito metodami má i metoda s pohybujícím se rozpouštědlem, používaná pro přípravu objemových monokrystalů malých rozměrů. Tato metoda vyúžívá teplotního gradientu, který způsobuje pohyb tenké zóny roztoku rozložené na ploše mezi dvěma krystaly, a to zárodečným a saturačním. Vrstva narůstá na chladnějším mězifázovém rozhraní a rozpouštění probíhá na druhém, čímž nastává zmíněný pohyb zóny směrem od zárodku k substrátu.
Při překlápěcích a ponořovacích metodách je nezbytný velký objem roztoku, což s sebou nese větší problémy; s kontrolou jeho' homogenity. Tyto metody navíc nejsou izotermní, takže narostlá vrstva vykazuje koncentrační gradient. Šoupátková, případně kazetová metoda může být izotermní, avšak v důsledku postupného vyčerpávání rozto203425 ku dochází rovněž ke vzniku koncentračního gradientu. Metoda,. která v kazetovém uspořádání využívá dosycování z plynné fáze, potřebuje poměrně objemnou a složitou aparaturu, což snižuje předpoklady jejího využití v průmyslu. Metoda s pohybujícím se rozpouštědlem! je určena k pěstování objemových monokrystalů, i když rozměrově omezených, Při postupu roztavené zóny podél teplotního gradientu dochází k plynulé změně teploty a tím ke vzniku koncentračního· gradientu v pěstovaném krystalku.
Uvedené nedostatky odstraňuje podle vynálezu způsob přípravy monokrystalické epitaxní vrstvy polovodívé látky, tvořené některou sloučeninou typu ÁniBv, AUBV1, AuBivC2v, A‘BniC2VI, A1^1^1, kde
A1 je měď, stříbro, .
An je zinek, kadmium, rtuť,
A111 je hliník, galium, indium,
B!lí je hliník, galium, indium:,
Blv je křemík, germanium, cín,
Bv je fosfor, arsen, antimon,
BV1 je síra, selen, telur,
Cv je dusík, fosfor, arsen, antimon,
CVI · je síra, selen, telur a kde spodní indexy značí počet atomů v molekule nebo tuhým roztokem na bázi těchto sloučenin nebo látkou obecného vzorce R3_xR‘xFe5_yyOi2 , (I) kde
R a R‘ jsou lanthenldy a ytrium,
Me hliník nebo galium, x činí 0 až 3, y činí 0 až 5.
Jeho podstata spočívá v tom, že se destička polovodívé látky nebo látky obecného vzorce (I) pokryje vrstvou rozpouštědla na bázi roztavených solí, kovů a jejich kysličníků a při teplotě, jež je nižší než bod tání nebo· rozkladu látky, se podrobí rozpouštění až do nasycení, načež se přiblíží a spojí prostřednictvím nasyceného rozpouštědla se substrátovou destičkou, jejiž teplota je o 1 až 45 K nižší než teplota destičky po saturaci. :
Navrhovaný způsob v sobě nese výhody posledně popisované, metody, na rozdíl od ní má však podstatnou výhodu, a to izotermnost po celou dobu růstu. Tato vlastnost vyplývá ze skutečnosti, že navržený způsob se používá pro tenkou vrstvu (do 10 μπι], Pohyb zóny na tak krátkou vzdálenost ve směru teplotního gradientu znamená prakticky zanedbatelnou změnu teploty a tím i minimální koncentrační gradient v tloušťce narostlé vrstvy.
Držáky s nezávislým vnitřním vytápěním umožňují snadno dosáhnout pracovní teploty a nastavit teplotní gradient, přičemž lze začínat proces od nulové hpdnóty tohoto gradientu. Vzhledem, k variabilitě držáků z hlediska jejich vzájemné polohy lze celý proces rozdělit na dvě etapy, nejdříve se provede nasycení roztoku při styku se zdrojem a následující uvedení roztoku v kontakt se substrátem tak, aby nastal vlastní růst. Řešení s přísavnými otvory dovoluje použít v podstatě libovolného tvaru destiček, jejichž velikost je omezena zdola roztečí přísavných otvorů a na druhé straně velikostí pracovního prostoru. Při růstu v úzké mezeře mezi destičkami nedochází ke kontaminaci nežádoucími příměsemi ze stěn pracovního· prostoru. Difúzi nečistot z držáků přes zdrojovou destičku či substrát není třeba uvažovat vzhledem k pomalosti difúzních procesů v tuhé látce.
Způsob podle vynálezu je v dalším blíže popsán na konkrétním příkladu provedení podle připojeného výkresu, na němž je průřez oběma držáky a dalších příkladech. Příklad 1
Experiment byl proveden při homoepitaxním růstu GaAs z roztoku v tavenině Ga, Vybroušené a vyleštěné destičky GaAs orientace (110) byly štípáním rozděleny na čtverce přibližně 7X7 mm2. Tyto čtvercové destičky byly odmaštěny chloroformem a pak leptány ve směsi H2ŠQ4 : H2O2 : H2O v poměru 3:1:1 po dobu 5 minut. Pro· další postup byly použity dvě destičky, jedna zdrojová a druhá substrátová. Po jejich opláchnutí deionizovanou vodou a osušení byla zdrojová destička 2 uchopena pomocným přísavným přípravkem a položena při vyjmutém horním držáku 1 na přísavné otvory 3 spodního držáku. Na tuto destičku bylo stejným přípravkem umístěno 120 mg vysoce čistého Ga. Pak následovalo, vytvoření podtlaku pro: přisátí destičky. Na otvory horního vyjmutého držáku 1 byla přiložena substrátová destička a držák byl zasunut do pracovního· prostoru tak, aby se zatím nedotýkal galia. Poté byla celá aparatura několikrát propláchnuta vodíkem. Naplněním aparatury vodíkovou atmosférou s přetlakem přibližně 5 . 103 Pa skončila příprava. Pak následovalo připojení vnitřního1 vytápění 4. držáků přes regulátor, řízený termočlánkem 5, ke zdroji elektrické energie a zahřátí na nastavenou teplotu. Na základě fázového diagramu systému Ga-As byla zvolena krystalizační .teplota, například 720 °C. Teplotní. gradient mezi.. zdrojem a substrátem byl. udržován na hodnotě l5bC/mm. Při pracovní teplotě se nasytilo roztavené galium ze zdrojové destičky GaAs. Pro· urychlení krystalizace i zvýšení homogenidy roztoku lze aplikovat vibrace. Po 5 až 15 minutách byly oba držáky s destičkami k sobě přiblíženy ňa vzdálenost 0,3 mm, takže došlo ke smočení substrátu roztokem GaAs v tavenině Ga. Růst pak probíhal po· dobu dvou hodin. Po skončení růstu se držáky do sebe oddálily a ochlazovaly rychlostí 0,4°C/s až do teploty 150 °C. Při této teplotě bylo topení vypnuto a při 100 °C byl zastaven přívod vodíku. Zbytky rozpouštědla byly z destiček odleptány v HC1. Na substrátu zůstala pouze narostlá vrstva GaAs.
P ř í k 1 a d 2
Epitaxní růst byl rovněž aplikován na přípravu monokrystalické vrstvy tuhého· roztoku o složení Alo,35Gao,65As heteroepitaxí na podložkách GaAs. Saturační destičky o stejném složení jako tuhý roztok, to je Alo,35Gao,65As, byly vyrobeny z polykry.stalického materiálu připraveného odděleně. Podložkové i saturační destičky byly opracovány stejným způsobem jako v příkladě 1; Rovněž stejným způsobem byly, spolu s Ga, umístěny do aparatury. Další postup byl zcela obdobný postupu uvedenému v příkladě
1. Krystalizační teplota se pohybovala v rozmezí 650 až 710 °C a byla vždy pro každý experiment konstantní. Růst probíhal po dobu 2 až 4 hodin. Po jeho ukoačení byl opět další postup zcela totožný s příkladem 1.
P ř í k 1 a d 3
Příprava epitaxní vrstvy polovodivé sloučeniny CdTe na podložce téhož složení, tj. CdTe, byla realizována stejným postupem jako· v předchozích příkladech. V tomto případě se jednalo o homoepitaxi. Jako rozpouštědlo bylo použito Cd. Krystalizační teplota se pohybovala v rozmezí 700 až 800 °C a byla vždy pro každý experiment konstantní. Růst probíhal 2 hodiny. Další postup byl opět zcela totožný s předchozími příklady. Příklad 4
Příprava ternární polovodivé sloučeniny CdSnPž ve formě monokrystalické epitaxní vrstvy byla realizována heteroepitaxí na podložkách monokrystalického InP. Saturační destičky z polykrystalického CdSnPž byly připraveny odděleně. Další opracování podložkových i saturačních destiček bylo obdobné jako v příkladě 1. Použitá leptadla: HNOs : HC1 v poměru 1 : 1 a HF : HN03 : : CHsCOOH v poměru 3 : 5 : 3. Při krystalizaci byl použit jako rozpouštědlo Sn. Krystalizační teplota se pohybovala v rozmezí 400 až 550 °C a byla vždy pro každý experiment konstantní. Růst probíhal 2 hodiny. Další postup byl opět totožný s předchozími příklady.
Příklad 5
Příprava ternární polovodivé sloučeniny CdlmTeí ve formě monokrystalické epitaxní vrstvy byla realizována heteroepitaxí na podložkách monokrystalického CdTe. Saturační destičky z polykrystalického CdImTe4 byly připraveny odděleně. Opracování podložkových i saturačních destiček bylo obdobné jako v příkladě 1. Použité leptadlo: HF : HNOs : CH3COOH v poměru 3:5:4. Při krystalizací bylo použito jako rozpouštědlo 74 % InzTe3 a 26 % CdTe. Krystalizační teplota byla 750 °C. Růst probíhal 1,5 hodiny. Další postup byl totožný s předchozími příklady.
Přiklad 6
Příprava monokrystalického epitaxního gadolinitogalitého granátu: Gd3Ga50i2 homoepitaxí na podložce stejného složení. Vybroušené a vyleštěné destičky orientace (111 j o rozměrech 7X7 mm2 byly oleptány a HNOs po dobu 3 minut. Po opláchnutí a usušení byla do aparatury vložena zdrojová destička spolu s rozpouštědlem v tuhém stavu (120 mg), jež bylo připraveno odděleně. Rozpouštědlo· je složeno z 92,5 % PbO a 7,5 % B2O3. Stejným způsobem jako· v příkladě 1 byla vložena i substrátová destička do· aparatury. Další postup je obdobný příkladu 1, pouze s tím rozdílem, že aparatura byla naplněna argonovou atmosférou a teplotní gradient mezi zdrojem a substrátem byl 20°C/mm. Krystalizační teplota byla konstantní 1050 °C. Růst probíhal 3 hodiny. Další postup byl totožný s předchozími příklady. Zbytky rozpouštědla byly odstraňovány postupně varem v kyselině H3PO4 s přídavkem H2SO4 a varem ve zředěné HNO3.
Příklad 7
Příprava monokrystalického epitaxního ytrito-železitého granátu: Y3Fe30i2 heteroepitaxí na podložce gadolinito-galitého granátu Gd3GasOi2 orientace (111) o· rozměrech 7X7 mm2. Celý postup je totožný s postupem uvedeným v příkladě 6. Rozpouštědlo (120 g) bylo použito stejného složení jako' v příkladě 6, tj. 92,5 % PbO a 7,5 °/o B2O3. Isotermní růst probíhal 3,5 hodiny při 1000 °C. Další postup byl totožný s postupem v příkladě 6.

Claims (1)

  1. Způsob přípravy monokrysťalické epitaxní vrstvy polovodivé látky, tvořené některou sloučeninou typu AUIBV, AllBVI, AnB‘vC2v, A'BinC2v\ AnB2inC4vl, kde
    A1 je měď, stříbro, A11 je zinek, kadmium, rtuť, A111 je hliník, galium, indium, Biu. je hliník, galium, indium, Blv je křemík, germanium, cín, Bv je fosfor, arsen, antimon, Bvi je síra, selen, telur, Cv je dusík, fosfor, arsen, antimon, cvi je síra, selen, telur
    a kde spodní indexy značí počet atomů v molekule nebo tuhým roztokem na bázi těchto sloučenin, nebo látkou obecného1 vzorce R3_xR‘xFe5-yMeyOi2 , (I)
    VYNÁLEZU.
    kde
    R a R‘ Jsou lanthenidy a ytrlum,
    Me hliník nebo galium, x činí 0 až 3, y činí 0 až 5 vyznačující se tím, že se destička polovodivé látky obecného vzorce (lj pokryje vrstvou rozpouštědla na bázi roztavených solí, kovů a jejich kysličníků a při teplotě, jež je nižší než bod tání nebo rozkladu látky, se podrobí rozpuštění až do nasycení, načež se přiblíží a spojí prostřednictvím nasyceného, rozpouštědla se substrátovou destičkou, jejíž teplota je o 1 až 45 K nižší než teplota destičky po saturaci.
CS460478A 1978-07-10 1978-07-10 Způsob přípravy monokrystalické epitaxní vrstvy CS203425B1 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS460478A CS203425B1 (cs) 1978-07-10 1978-07-10 Způsob přípravy monokrystalické epitaxní vrstvy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS460478A CS203425B1 (cs) 1978-07-10 1978-07-10 Způsob přípravy monokrystalické epitaxní vrstvy

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS203425B1 true CS203425B1 (cs) 1981-03-31

Family

ID=5389186

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS460478A CS203425B1 (cs) 1978-07-10 1978-07-10 Způsob přípravy monokrystalické epitaxní vrstvy

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS203425B1 (cs)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7637998B2 (en) Method for producing single crystal silicon carbide
US3632431A (en) Method of crystallizing a binary semiconductor compound
US3715245A (en) Selective liquid phase epitaxial growth process
US3172791A (en) Crystallography orientation of a cy- lindrical rod of semiconductor mate- rial in a vapor deposition process to obtain a polygonal shaped rod
US3729348A (en) Method for the solution growth of more perfect semiconductor crystals
US3809584A (en) Method for continuously growing epitaxial layers of semiconductors from liquid phase
US3129119A (en) Production of p.n. junctions in semiconductor material
US3271208A (en) Producing an n+n junction using antimony
US3533856A (en) Method for solution growth of gallium arsenide and gallium phosphide
US3382099A (en) Process for the epitaxial growth of semiconductor layers on metal supports
Baliga Morphology of silicon epitaxial layers grown by undercooling of a saturated tin melt
CS203425B1 (cs) Způsob přípravy monokrystalické epitaxní vrstvy
US3910801A (en) High velocity thermal migration method of making deep diodes
US3810794A (en) Preparation of gap-si heterojunction by liquid phase epitaxy
CS203426B1 (cs) Způsob přípravy několika monokrystalických epitaxních vrstev
US3669763A (en) Traveling solvent method of growing silicon carbide crystals and junctions utilizing yttrium as the solvent
US5223079A (en) Forming thin liquid phase epitaxial layers
JPS61501984A (ja) チオガリウム酸銀(Ag GaS↓2)の単結晶薄層の製造方法
JPS58156598A (ja) 結晶成長法
JPS626338B2 (cs)
SU1633032A1 (ru) Способ получени полупроводниковых гетероструктур
van Oirschot et al. LPE growth of DH laser structures with the double source method
US4371420A (en) Method for controlling impurities in liquid phase epitaxial growth
JPH02192722A (ja) 半導体デバイス材料の製造方法
JPH026383A (ja) 半導体結晶成長装置