CS203426B1 - Způsob přípravy několika monokrystalických epitaxních vrstev - Google Patents
Způsob přípravy několika monokrystalických epitaxních vrstev Download PDFInfo
- Publication number
- CS203426B1 CS203426B1 CS460978A CS460978A CS203426B1 CS 203426 B1 CS203426 B1 CS 203426B1 CS 460978 A CS460978 A CS 460978A CS 460978 A CS460978 A CS 460978A CS 203426 B1 CS203426 B1 CS 203426B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- substrate
- solution
- growth
- preparation
- plates
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 28
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims description 10
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 7
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 5
- 229910004613 CdTe Inorganic materials 0.000 claims description 4
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 238000001534 heteroepitaxy Methods 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical group [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 2
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000009738 saturating Methods 0.000 claims description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 2
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 claims description 2
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims 2
- 239000002223 garnet Substances 0.000 claims 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 claims 1
- ZPDRQAVGXHVGTB-UHFFFAOYSA-N gallium;gadolinium(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Ga+3].[Gd+3] ZPDRQAVGXHVGTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000001657 homoepitaxy Methods 0.000 claims 1
- 125000000896 monocarboxylic acid group Chemical group 0.000 claims 1
- 235000011007 phosphoric acid Nutrition 0.000 claims 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 abstract description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000155 melt Substances 0.000 abstract description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 abstract description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 abstract description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 abstract description 2
- 239000012056 semi-solid material Substances 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 18
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 238000010587 phase diagram Methods 0.000 description 1
- 239000013557 residual solvent Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
Vynález se týká způsobu přípravy několika monokrystalických epitaxních vrstev. 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 jejich okruhu patří metoda s překlápěním aparatury, u nichž je roztok v jedné poloze nasycován ze zdroje polovo- divého 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 roztoku, kde pak při ochlazování probíhá růst krystalické vrstvy. Konečně existují metody se smykovým stíráním, a to kazetové či šoupátková. Po základové desce se zasazeným substrátem se pohybuje masívní 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.
Description
Vynález se týká způsobu přípravy několika monokrystalických epitaxních vrstev.
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 jejich okruhu patří metoda 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 roztoku, kde pak při ochlazování probíhá růst krystalické vrstvy.
Konečně existují metody se smykovým stíráním, a to kazetové či šoupátková. Po základové desce se zasazeným substrátem se pohybuje masívní 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.
Souvislost s těmito metodami má i metoda s pohybujícím se rozpouštědlem, používaná pro přípravu objemových monokrystalů malých rozměrů. Tato metoda využívá teplotního gradientu, který způsobuje pohyb tenké zóny roztoku rozložené na ploše mezi dvěma krystaly, a to zárodečným a saturačním. Vrstva narůstá na chladnějším mezifázovém rozhraní a rozpouštění probíhá na druhém, čímž nastává zmíněný pohyb zóny směrem od zárodku k substrátu. Při těchto metodách se získává souvislá vrstva monokrystalického materiálu.
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 i izotermní, avšak v důsledku postupného vyčerpávání roztoku 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 roztave203429
4 né zóny podél teplotního gradientu dochází k plynulé změně teploty a tím ke vzniku koncentračního gradientu v pěstovaném krystalu.
Uvedené nedostatky odstraňuje podle vynálezu způsob přípravy několika monokrystalických epitaxních vrstev polovodivé látky nebo látky obecného vzorce
R3_xRx‘Fe5-yMeyOi2 (í), kde
R a R‘ jsou lanthanidy a ytrium,
Me hliník nebo galium, x činí 0 až 3 a y činí 0 až 5.
Jeho podstata spočívá v tom, že se mezi dvě destičky z těchto látek umístí soubor granulí, výhodně kuliček, stejného nebo odlišného složení, tvořených rozpouštědlem na bázi roztavených solí, kovů nebo· jejich kysličníků, přičemž jedna destička tvoří substrát a druhá saturační zdroj, kde se substrát zahřeje na krystalizační teplotu polovodivé látky nebo látky obecného vzorce (IJ a saturační zdroj na vyšší teplotu, vytvářející teplotní gradient od 1 do 500 °C/ /milimetr.
Výhody řešení podle vynálezu spočívají především v možnosti produkovat najednou několik oddělených vrstev, a to i se vzájemně odlišným složením podle dotace jednotlivých granulí při shodném teplotním režimu pro všechny oddělené vrstvy.
Navrhovaný způsob v sobě nese výhody posledně popsané metody, na rozdíl od ní má však podstatnou výhodu, a to ízotermnost po celou dobu růstu. Tato vlastnost vyplývá ze skutečnosti, že navržený způsob se používá pro tenkou vrstvu (do 10 μη). Pohyb zóny na tak krátkou vzdálenost ve směru teplotního 'gradientu ^namená prakticky zanedbatelnou změnu teploty a tím i minimální koncentrační gradient v tlouštce narostlé vrstvy.
Držáky s nezávislým vnitřním vytápěním umožňují snadno dosáhnout pracovní- teploty a nastavit teplotní gradient, přičemž lze začít proces od nulové hodnoty 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 difuzních 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 dále podle dalších příkladů.
Přikladl:
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 H2SO4: Η2Ό2: 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 byly stejným přípravkem umístěny granule 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 vnitřního 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 15 °C/mm. Při pracovní teplotě- se nasytilo roztavené galium ze zdrojové destičky GaAs. Pro urychlení krystalizace i zvýšení homogenity roztoku lze aplikovat vibrace. Po 5 až 15 minutách byly cba držáky s destičkami k sobě přiblíženy na 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 od 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 zůstaly pouze narostlé vrstvy GaAs, jejichž plocha odpovídá velikostí granulí.
Příklad 2 :
Epitaxní růst byl rovněž aplikován na přípravu monokrystalické vrstvy tuhého roztoku o složení Alo^sGao^As heteroepitaxí na podložkách GaAs. Saturační destičky o stejném složení jako tuhý roztok, to jest AlO:35Gao;65As, byly vyrobeny z polykrystalickéh.0' materiálu připraveného odděleně. Pod203426 ložkové i saturaění 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 — 710 °C a byla vždy pro každý experiment konstantní. Růst probíhal po dobu 2 až 4 hodin. Po jeho ukončení byl opět další postup zcela totožný s příkladem 1.
Příklad 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° Celsia a byla vždy pro každý experiment konstantní. Růst probíhal 2 hod. Další postup byl opět zcela totožný s předchozími příklady.
P ř í k 1 a d 4 :
Příprava ternární polovodivé sloučeniny CdSnPž ve formě monokrystalické epitaxní vrstvy byla realizována heteroepitaxí na podložkách monokrystalického InP. Saturacní destičky z polykrystalického CdSnP2 byly připraveny odděleně. Další opracování podložkových i saturačních destiček bylo obdobné jako v 1. příkladě. Použitá leptadla:. HN05 : HC1 v poměru 1:1 a HF : HNOs :
: CH3COOH 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 hod. Další postup byl opět totožný s předchozími příklady.
Příklad 5 :
Příprava ternární polovodivé sloučeniny CdlnžTei ve formě monokrystalické epitaxní vrstvy byla realizována heteroepitaxí na
Claims (1)
- PŘEDMĚTZpůsob přípravy několika monokrystalických epitaxních vrstev polovodivé látky nebo látky obecného vzorceR3_xRx‘Fe5_yMeyOi2 (I), kdeR a R‘ jsou lanthanidy a ytrium,Me hliník nebo galium, x činí 0 až 3, y činí 0 až 5, podložkách monokrystalického CdTe. Saturační destičky z polykrystalického CdlnaTeí byly připraveny odděleně. Opracování podložkových i saturačních destiček bylo obdobné jako v 1. příkladě. Použité leptadlo: HF : HNOs : CH3COOH v poměru 3:5:4. Při krystalizaci bylo použito jako rozpouštědlo 74 % In2Te3 a 26 % CdTe. Krystalizační teplota byla 750 °C. Růst probíhal 1,5 hod. Další postup byl totožný s předchozími příklady.Příklad 6:Příprava monokrystalického epítaxního gadolinitogalitého granátu: Gd3GasO2i homoepitaxí na podložce stejného složení. Vybroušené a vyleštěné destičky orientace (111) o rozměrech 7X7 mm2 byly oleptány v HNOs po dobu 3 minut. Po opláchnutí a usušení byla vložena dó aparatury 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 obdobný1. příkladu, 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 hod. Další postup byl totožný s předchozími příklady. Zbytky rozpouštědla byly odstraňovány postupně varem v kyselině H3PO4 s přídavkem H2SO4 a varem ve zředěné ΗΝΌ3.Příklad 7 :Příprava monokrystalického epítaxního ytrito-železitého granátu: YsFesOíz 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 mg) bylo použito stejného složení jako v 6. příkladě, tj. 92,5 % PbO a7,5 % B2O3. Isotermní růst probíhal 3,5 hod. při 1000 °C. Další postup byl totožný s postupem v 6. příkladě.vynalezu vyznačující se tím, že se mezi dvě destičky z těchto látek umístí soubor granulí, výhodně kuliček, tvořených rozpouštědlem na bázi roztavených solí, kovů nebo· jejich kysličníků, přičemž jedna destička tvoří substrát a druhá saturaění zdroj, kde se substrát zahřeje na krystalizační teplotu polovodivé látky nebo látky obecného vzorce (I] a saturaění zdroj na vyšší teplotu, vytvářející teplotní gradient od 1 do 500 °C/ /mm.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CS460978A CS203426B1 (cs) | 1978-07-10 | 1978-07-10 | Způsob přípravy několika monokrystalických epitaxních vrstev |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CS460978A CS203426B1 (cs) | 1978-07-10 | 1978-07-10 | Způsob přípravy několika monokrystalických epitaxních vrstev |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CS203426B1 true CS203426B1 (cs) | 1981-03-31 |
Family
ID=5389255
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CS460978A CS203426B1 (cs) | 1978-07-10 | 1978-07-10 | Způsob přípravy několika monokrystalických epitaxních vrstev |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CS (1) | CS203426B1 (cs) |
-
1978
- 1978-07-10 CS CS460978A patent/CS203426B1/cs unknown
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3632431A (en) | Method of crystallizing a binary semiconductor compound | |
US4088514A (en) | Method for epitaxial growth of thin semiconductor layer from solution | |
US3715245A (en) | Selective liquid phase epitaxial growth process | |
US3809584A (en) | Method for continuously growing epitaxial layers of semiconductors from liquid phase | |
US3729348A (en) | Method for the solution growth of more perfect semiconductor crystals | |
US3533856A (en) | Method for solution growth of gallium arsenide and gallium phosphide | |
Baliga | Morphology of silicon epitaxial layers grown by undercooling of a saturated tin melt | |
CS203426B1 (cs) | Způsob přípravy několika monokrystalických epitaxních vrstev | |
JP2008300603A (ja) | 半導体製造装置 | |
US3910801A (en) | High velocity thermal migration method of making deep diodes | |
US3810794A (en) | Preparation of gap-si heterojunction by liquid phase epitaxy | |
CS203425B1 (cs) | Způsob přípravy monokrystalické epitaxní vrstvy | |
US5223079A (en) | Forming thin liquid phase epitaxial layers | |
JPS626338B2 (cs) | ||
van Oirschot et al. | LPE growth of DH laser structures with the double source method | |
SU1633032A1 (ru) | Способ получени полупроводниковых гетероструктур | |
SU639358A1 (ru) | Способ получени р-п структур | |
Lessoff et al. | Research on Gunn Effect Materials (III-V Compounds) | |
JPH0519516B2 (cs) | ||
JPS6235998B2 (cs) | ||
JPS5941959B2 (ja) | 液相エピタキシャル成長装置 | |
JPH06279178A (ja) | 半導体装置の製造方法およびその装置 | |
JPS63159290A (ja) | 液相エピタキシャル成長方法 | |
JPS5852323B2 (ja) | 液相エピタキシャル成長方法 | |
JPH0572360B2 (cs) |