CS226128B1 - Způsob nízkoteplotního legování galliumarsenidu - Google Patents
Způsob nízkoteplotního legování galliumarsenidu Download PDFInfo
- Publication number
- CS226128B1 CS226128B1 CS112582A CS112582A CS226128B1 CS 226128 B1 CS226128 B1 CS 226128B1 CS 112582 A CS112582 A CS 112582A CS 112582 A CS112582 A CS 112582A CS 226128 B1 CS226128 B1 CS 226128B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- galliumarsenide
- low temperature
- dopping
- temperature
- alloying
- Prior art date
Links
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 15
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 title claims description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 11
- 238000005275 alloying Methods 0.000 claims description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 8
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 6
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 5
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 claims description 5
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 4
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- -1 gallium halide Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000003708 ampul Substances 0.000 description 9
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 2
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 239000003039 volatile agent Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000005350 fused silica glass Substances 0.000 description 1
- UPWPDUACHOATKO-UHFFFAOYSA-K gallium trichloride Chemical compound Cl[Ga](Cl)Cl UPWPDUACHOATKO-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- DWRNSCDYNYYYHT-UHFFFAOYSA-K gallium(iii) iodide Chemical compound I[Ga](I)I DWRNSCDYNYYYHT-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
Vynález se týká způsobu nízkoteplotního legování galliumarsenidu.
Galliumarsenid určený k použití v elektronice musí být legován vhodnými příměsemi, které umožní dosažení žádaného typu vodivosti. V průmyslové výrobě se monokrystaly dosud připravují z taveniny pomocí Czochralského nebo Bridgmanovy metody (Η. T. Minden: Solid State Technology 4, 12, 25 /1969/), přičemž potřebné množství legující přísady se přidává do výchozího materiálu (T. Udagawa, T. Nakanisu: Jap. Journal Applied Physics 8, 20 L 579 /1981/).
Příprava materiálů dosud známými postupy má některé nedostatky. Jsou to jednak velké investiční náklady na potřebná výrobní zařízení, dále je to skutečnost, že legující přísada se hromadí v naposledy tuhnoucím zbytku taveniny, nebo se naopak může podle rozdělovacího koeficientu hromadit na začátku vznikajícího krystalu, takže v hotovém krystalu dochází k vytvoření koncentračního gradientu příměsí. Příměs může také reagovat s materiálem výrobního zařízení, například s taveným křemenem, protože pracovní teplota je poměrně vysoká —1530 K. Tyto závady se projevují zejména při legování zinkem nebo manganem, popřípadě jinými prvky, které mají velkou afinitu ke kyslíku a narušují křemen. Tím do2 chází k praskání křemenného zařízení a k úniku par arsenu do okolí se všemi pracovními riziky, které z toho plynou. Proto například jen velmi obtížně a nákladně se může připravit galliumarsenid o vodivosti typu p, legovaný zinkem.
Uvedené nedostatky jsou odstraněny tímto vynálezem způsobu přípravy legovaných monokrystalů galliumarsenidu, při kterém energeticky velmi úsporné reakce probíhají v rozmezí teplot 870 až 1170 K, což je podstatně méně než-li pracovní teploty dosud užívané při legování.
Předmětem vynálezu je způsob nízkoteplotního legování galliumarsenidu v plynné fázi, v uzavřené soustavě, za sníženého tlaku a teplotním gradientu, pomocí halogenidu jako transportního prostředku. Podstatou vynálezu je pracovní postup, při kterém se ke galliumarsenidu přidá, popřípadě současně, 0,1 až 10 mg halogenidu gallia a v elementární formě 1 až 50 mg arsenu a 10 až 20 mg legující příměsi jako je telur nebo zinek, vše počítáno na 1 X 10~6 m3 reakčního prostoru.
Výhodou vynálezu je skutečnost, že příprava legovaných monokrystalů galliumarsenidu nevyžaduje žádné nákladné investice, protože potřebné zařízení může být tvořeno z materiálů běžně dostupných. Další velkou výhodou tohoto postupu je možnost poměrně rychlé přípravy materiálů o menších rozměrech s definovanými vlastnostmi a s různými příměsemi v době několika málo dnů.
Umožňuje to velkou pružnost a variabilitu vývojových záměrů, což je jinak velkým problémem při dodávkách monokrystalů galliumarsenidu průmyslovou výrobou. Další výhoda spočívá v tom, že krystaly připravené transportem z plynné fáze mají podstatně dokonalejší strukturu, to jest menší hustotu dislokací i strukturních bloků a že nedochází k znehodnocení výchozího materiálu kyslíkem, uhlíkem aj. látkami z kelímků a křemenné aparatury, jako při metodách vycházejících z taveniny, nýbrž že se projevuje čisticí efekt. Sníží se podstatně koncentrace nežádoucích nečistot, např. kysličníků, karbidů, nitridů a dalších, jejichž transport při panujících reakčních podmínkách nepřichází v úvahu, protože jsou pro něj nevhodné podmínky, jako nepřiměřená teplota, nebo gradient, popřípadě nevhodné transportní čidlo.
Tímto způsobem je možno připravovat i velmi kvalitní epitaxní vrstvy pro přípravu p-n přechodů. Zařízení pro tuto epitaxi nevyžaduje nákladnou aparaturu, jako je tomu u kapalné epitaxe, není nutné čištění procházejících plynů, např. vodíku, ani není zapotřebí velmi přesně dodržovat teplotu, což je obojí samo o sobě složitý technologický problém. Vynechání pomocných agregátů je tedy mimořádně úsporné z hlediska nákladů na zařízení i na spotřebu energie. Regulace teploty zde postačí běžným regulátorem s přesností +5 K.
Výhody tohoto řešení jsou zřejmé z následujících příkladů provedení, které objasňují podstatu vynálezu, aniž by ho jakýmkoliv způsobem omezovaly.
Příklad 1
Způsob legování galliumarsenidu zinkem
Do křemenné ampule o průměru 3,5.10-2 metrů a délce 0,25 m se vpraví polykrystalický galliumarsenid ve tvaru malých kousků o maximálním průměru 5.10-3m. Ampule se vyčerpá na tlak 1.10-4 Pa a současně se zahřívá na teplotu v rozmezí 800 až 900
K, až prchavé látky a adsorbované plyny vytékají a ustaví se stálá hodnota vakua. Materiál se za tohoto sníženého tlaku ochladí na běžnou teplotu místnosti a do ampule se přidá 0,2 mg jodidu gallia a 50 mg arsenu, počítáno na 1.10-6 m3 volného reakčního prostoru. Do téže ampule se současně přidá 10 mg elementárního zinku. Na to se ampule opět vyčerpá na vakuum 1.10-4 Pa, avšak bez zahřívání. Ampule se během čerpání a po opětném ustavení stálé hodnoty vakua odtaví, zataví a umístí do elektrické odporové pece o vnitřním průměru 0,04 m, a to tak, že dolní část ampule se nachází v prostředí o teplotě 1150 K a horní část je v prostoru o teplotě 1130 Κ. V horní části reakčního prostoru vznikne během 24 hodin krystalická vrstva galliumarsenidu s vodivostí p-typu, koncentrací nositelů 1049 cm“3 a specifickým odporem 10-3 ohm. cm. Příklad 2
Způsob legování galliumarsenidu telurem
Do křemenné ampule o průměru 3,5.10-2 metrů a délce 0,25 m se vpraví polykrystalický galliumarsenid ve tvaru malých kousků o maximálním průměru 5.10-3 m. Ampule se vyčerpá na tlak 1.10-4 Pa a současně se zahřívá na teplotu v rozmezí 800 až 900 K, až prchavé látky a adsorbované plyny vytékají a ustaví se stálá hodnota vakua. Materiál se za stálého sníženého tlaku ochladí na pokojovou teplotu a do ampule se přidá 5 mg chloridu gallia na 1.10-6 m3 a 10 mg arsenu na 1.10-6 m3 volného reakčního prostoru. Do téže ampule se současně přidá 20 miligramů teluru polovodičové čistoty. Nato se ampule opět vyčerpá na vakuum 1.10-4 Pa, avšak bez zahřívání. Ampule se během čerpání a po opětném ustavení stálé hodnoty vakua odtaví, zataví a umístí do elektrické odporové pece o vnitřním průměru 0,04 metru, a to tak, že dolní část ampule se nachází v prostředí o teplotě 1150 K a horní část je v prostoru o teplotě 1130 Κ. V horní části reakčního prostoru vznikne během 24 hodin krystalická vrstva galliumarsenidu s vodivostí n-typu, s koncentrací nositelů 1018 cm3, a specifickým odporem 10-3 ohm. cm.
Claims (1)
- PREDMETZpůsob nízkoteplotního legování galliumarsenidu v plynné fázi, v uzavřené soustavě, za sníženého tlaku a v teplotním gradientu, pomocí halogenidu jako transportního prostředku, vyznačující se tím, že ke galliumarsenidu se přidají, popřípadě souřYnalezu časně, 0,1 až 10 mg halogenidu gallia a v elementární formě 1 až 50 mg arsenu a 10 až 20 mg legující přísady jako je telur nebo zinek, vše počítáno na 1 X 10 “6 m3 reakčního prostoru.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS112582A CS226128B1 (cs) | 1982-02-18 | 1982-02-18 | Způsob nízkoteplotního legování galliumarsenidu |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS112582A CS226128B1 (cs) | 1982-02-18 | 1982-02-18 | Způsob nízkoteplotního legování galliumarsenidu |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS226128B1 true CS226128B1 (cs) | 1984-03-19 |
Family
ID=5344818
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS112582A CS226128B1 (cs) | 1982-02-18 | 1982-02-18 | Způsob nízkoteplotního legování galliumarsenidu |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS226128B1 (cs) |
-
1982
- 1982-02-18 CS CS112582A patent/CS226128B1/cs unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Astles et al. | Indium phosphide: II. Liquid epitaxial growth | |
| US3933538A (en) | Method and apparatus for production of liquid phase epitaxial layers of semiconductors | |
| KR910006146A (ko) | Ii-vi족 또는 iii-v족 모노크리스탈린 화합물의 제조방법 및 그 생성물 | |
| US20080115719A1 (en) | Reduction of carbon inclusions in sublimation grown SiC single crystals | |
| Harman | Slider LPE of Hg1-xCdxTe using mercury pressure controlled growth solutions | |
| EP3333287A1 (en) | METHOD OF PRODUCING SiC SINGLE CRYSTAL | |
| Cardetta et al. | Growth and habit of GaSe crystals obtained from vapour by various methods | |
| JP4120016B2 (ja) | 半絶縁性ＧａＡｓ単結晶の製造方法 | |
| CS226128B1 (cs) | Způsob nízkoteplotního legování galliumarsenidu | |
| US3290181A (en) | Method of producing pure semiconductor material by chemical transport reaction using h2s/h2 system | |
| JP2010059052A (ja) | 半絶縁性ＧａＡｓ単結晶の製造方法および装置 | |
| JPH11147785A (ja) | 単結晶の製造方法 | |
| CS226593B1 (cs) | Způsob nízkoteplotního legování galliumarsenidu | |
| JPH0557240B2 (cs) | ||
| CS225974B1 (cs) | Způsob nízkoteplotního legování galliumarsenidu | |
| US3870473A (en) | Tandem furnace crystal growing device | |
| Triboulet | CdTe and CdZnTe growth | |
| JP2007106669A (ja) | 半絶縁性ＧａＡｓ単結晶の製造方法 | |
| US3615928A (en) | Growth of pb1-xsnxte from nonstoichiometric melts | |
| US4559217A (en) | Method for vacuum baking indium in-situ | |
| Fuke et al. | Growth and characterization of zinc phosphide crystals | |
| Kondo et al. | High purity LPE growth of InGaAs by adding Al to melt | |
| Isshiki et al. | 9 Bulk Crystal Growth of Wide-Bandgap ll-Vl Materials | |
| US4371420A (en) | Method for controlling impurities in liquid phase epitaxial growth | |
| Kwan et al. | Halogen vapor deposition of chalcogenide crystals: Lead sulfide |