SU1001234A1 - Способ осаждени слоев полупроводниковых соединений типа А @ В @ из газовой фазы - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к получению поликристаллических слоев полупроводниковых соединений типа вследствие реакции между соединением и гидридом элемента Y1 группы B-Hj на поверхности нагретой подложки

.Авв- 2КН

спе

A- Zn, с«з,, .З, Зе.те -,

R--S«ln 1. ЧЛ3.4. в результате которой выдел етс  соединение .

Известен способ осаждени  эпитаксиальных слоев соединений типа приведенной выше реакции при нормгшьном давлении газа-носител  водорода и 450-750°С tn.

Недостатком известного способа  вл етс  то, что при .нормальном давлении в реакторе гидриды У1 группы и алкильные производнь1е I 1 группы взаимодействуют гомогеннс), поэтому вместо гидрида B-Hj использук)т соединение В(сНэ)2 г 1ТО приводит к загр знению слоев соединени  А -Вуглеродом . Кроме того, известный

способ .характеризуетс  низкой скоростью роста слоев до 0,3 MKM/MHHJL Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ осаждени  слоев

5 пол шроводниковых соединений типа из газовой фазы, включадвдий нгигрев подложки в реакторе с последующим взаимодействием на ее поверхности исходных веществ при по10 ниженном давлении. Согласно этому способу дл  подавлени  гомогенной реакции между гидридом VJ. группы и алкилом П группы слои осаждают в токе водорода при пониженном дгшле15 НИИ (0,15 мм рт. ст } и 300-420°С. Этим способом получают тонкие до 2 мкм) эпитаксисшьные слои селенида цинка I 2J.

Claims (2)

1. Недостатками этого способа  в20 л ютс  низка  скорость осаждени  , 033 мкм/мин ), котора  не позвол ет получать, толстые слои (1-5 мм) соединени  в течение 7-8 ч, а также необходимость использовани  п 25 тикратного избытка гидрида элемента ;группы У1, больша  часть которого не участвует в формировании слоев соединени  AOBii. Кроме того, осаждаемые слои загр зн ютс  примес .ми, со30 держащимис  в газе-носителе. Цель изобретени  - увеличение ско рости осаждени  поликристаллических слоев и повышение коэффициента использовани  исходных веществ, а так же повышение скорости осаждени  поликристаллических слоев селенида цин ка. Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу осаждени  слоев полупроводниковых соединений типа из газовой фазы, включаю , щему нагрев подложки в реакторе с последующим взаимодействием на ее поверхности исходных веществ при пониженном давлении, слои осаждают при давлении 0,4-1,5 мм -рт.ст. с i введением в реактор дополнительной поверхности, которую нагревают на 30-170°С выше температуры подложки. При осаждении слоев селенида цин ка подложку нагревают до 250-350°С, а дополнительную поверхность нагрев ют на lOO-lVO-c выше температуры подложки. Вводимую в реактор дополнительну поверхность располагают вблизи подложки , что увеличивает степень разложени  гидрида . При этом с не испар етс  образующийс  халькоген в виде молекул В,(где п 2, 4, 6, 8) Гидрид имеет ни.зкий коэффициент при липани , а молекулы В - значительно больший,, поэтому разложение гидрида на дополнительной поверхности способствует более полному его использованию в процессе осажде ни . Кроме того, дополнительна  поверхность отражает молекулы металло органического соединени  A-R2 и гид рида в зону осаждени , что также по вышает коэффициент использовани  ис ходных веществ, Таким образом, дополнительна  по верхность повышает коэффициент использовани  гидрида благодар  переносу с нее халькогена By, на под- ложку и тем самым способствует увеличению скорости осаждени  поликрис таллических слоев. Диапазон превышени  температуры дополнительной поверхности над температурой подложк получен экспериментально и составл ет 30-170 0. Дополнительна  поверхность имеет различную форму в зависимости от особенностей получаемых слоев: цилиндрическую - дл  получени  слоев на подложках диаметром 15-20 мм, толщиной 1-2 мм и конш-хескую - дл  получени  слоев на подложках диамет ром 40 мм, толщиной 10-40 мм. Материалом Дополнительной поверх ности может служить полированный кварц или сапфир. При нагревании подложки выше 550 стенки реактора перегреваютс , при этом слои соединени  А-в загр зн ю ::  материалом аппаратуры и углеродо из металлоорганического соединени  . Если слои осаждают при 550с, то температура дополнительной поверхности составл ет 720°С, при этом в используемом интервале давлений 0,41 ,5 мм рт. ст. начинаетс  испарение слоев охлаждаемого осаждаемого соединени  А- , Дл  получени  поликристаллических слоев селенида цинка подложку нагревают до 250-350°С, а дополнительную поверхность нагревают на 100-170°С выше температуры подложки. При темпера туре подложки ниже 250°С скорость осаждени  слоев существенно снижаетс . Повышение скорости осаждени  и увеличение чистоты осаждаемых слоев достигаютс  понижением рабочего давлени  до 0,4-1,5 мм рт.ст. Понижение давлени  в зоне осаждени  позвол ет также дозировать соединение A-R2 непосредственно в реактор без использовани  газа-носител , тем самым устран ютс  загр зн кхдие примеси, содержащихс  в нем. Кроме того, исключение газа-носител  приводит к разрежению адсорбционного сло  на поверхности подложки и способствует лучшему поступлению в него реагентов , а снижение давлени  увеличивает массоперенос в растущий слой, что обеспечивает увеличение скорости роста. Помимо этого, снижение давлени  позвол ет интенсифицировать десорбцию и отвод из зоны осаждени  продуктов реакции, что также способствует увеличениюскорости осаждени . Выбор рабочего давлени  определ етс  летучестью элементов А и В и свойствами осаждаемого сло . Пример . Подложку из сапфира размещают на пьедестале, который ввод т в реактор. Вокруг подложки и пьедестала размещают дополнительную поверхность цилиндрической формы диаметром 28 мм, котора  одновременно  вл етс  нагревателем реактора. Реактор откачивают до давлени  1 Па и включают нагреватель. Дополнительную поверхность и пьедестал нагревают до 370°С, затем пьедестал охлаждают до 250°С. Точность поддержани  температуры составл ет ±5°С. Подают селеноводород , а затем пары диэтилцинка и начинают осаждение при давлении в реакторе 0,4 мм рт.ст. Отношение концентраций диэтилцинка к селенрводороду 1:3. По истечении времени осаждени  сло  селенида цинка подачу диэтилцинка в реактор прекращают, а через 5 мин после этого прекращают подачу селеноводорода и выключают нагреватель . После охлаждени  в реактор Подают инертный газ и извлекают подложку . На подложке получают слой селенида цинка. Скорость осаждени  8 мкм/мин.Коэффициент использовани диэтилцинка 0,34. П р и м е р 2 , Процесс провод т аналогично описанному в примере 1. Исходные вещества - диэтилцинк и селеноводород в отношении 1:3. Подложка - сапфир. Дополнительна  поверхность - цилиндрическа . Температура подложки 250°С, температура дополнительной поверхности . Давление в реакторе 1,5 мм рт. ст. Осаждают слои селенида цинка. Скорость осаждени  16 мкм/мин. Коэффициент использовани  диэтилцинка 0,4 П р и м е р 3 . Процесс провод т аналогично описанному в примере 1. Дополнительна  поверхность - коническа . Исходные вещества - диэтилцинк и селеноводород в отношении 1:3. Подложка - сапфир. Температура подложки 250с, температура дополни дельной поверхности 350°С. Давление в реакторе 1,5 мм рт. ст. Осаждают СЛОИ селенида цинка. Скорость осаждени  14 мкм/мин. Коэффициент испол зовани  диэтилцинка 0,42. I . П р и м е р 4 . Процесс провод т аналогично описанному в примере 1. Исходные вещества - диэтилцинк и селеноводород в отношении 1:3. Подложка - сапфир. Дополнительна  поверхность - цилиндрическа . Температура подложки , температура дополнительной поверхности 520-С. Давление в реакторе 0,4 мм рт.ст. Осаждают слои селенида цинка. Скорость осаждени  13 мкм/мин. Коэффициент использовани  диэтилцинка 0,4 П р и м е р 5 . Процесс провод т аналогично описанному в примере 1. Исходные соединени  - диэтилцинк и теллуроводород в отношении 1:3. Тем пература подложки 550°С. Дополнительна  поверхность - цилиндрическа Температура дополнительной поверхно ти 720°С. Подложка - арсенид галли  Давление в реакторе 0,4 мм рт. ст. Осаждают слои теллурида цинка. Скорость осаждени  16мкм/мин. Коэффициент использовани  диэтилцинка 0,0 П р и м е р 6 . Процесс провод т аналогично описанному в примере 1. Исходные соединени  - диэтилц«нк и сероводород в отношении 1:3. Температура подложки 360°С. Дополнительна  поверхность - цилиндрическа Температура дополнительной поверхности . Подложка - арсенид гал ли  . Давление в реакторе 0,4 мм рт. Осаждают слои сульфида цинка. Скорость осаждени  7 мкм/мин. Коэффициент использовани  дйэтилцинка 0,25 П р и м е р 7 . Процесс провод т аналогично описанному в примере 1. Исходные соединени  - диэтилкадмий и селеноводород в отношении 1:3. Те пература подложки 320°С. Дополнитель на  поверхность - цилиндрическа . Температура дополнительной поверхности 380°С. Давление в реакторе 2. мм рт.ст. Осаждают слои селенида кадми . Скорость осаждени  16 мкм/мин. Коэффициент использовани  диэтилкадми  0,30. Примере . Процесс провод т аналогично описанному в примере 1. Исходные соединени  - диэтилцинк и селеноводород в отношении 1:3. Дополнительна  поверхность - цилиндрическа . Температура подложки 270°С, температура дополнительной поверхности 300°С. Подложка - кварц. Давление в реакторе 0,4 мм рт. ст. Осаждают слои селенида цинка. Скорость осаждени  22 мкм/мин. Коэффициент использовани  диэтилцинка 0,43. П р и м е р 9 . Процесс провод т аналогично описанному в примере 1. Исходные соединени  - диэтилцинк и селеноводород в отношении 1:3. Дополнительна  поверхность - цилиндрическа . Температуоа подложки 330°С, температура дополнительной поверхности 436°С. Подложка - кварц. Давление в реакторе 1,4 мм рт. ст. Осаждают слой селенида цинка. Скорость осаждени  19 мкм/мин. Коэффициент использовани  диэтилцинка 0,49. I Предлагаемый способ, по сравнению с известными позвол ет.повысить скорость осаждени  поликристаллических слоев до 7-22 мкм/мин и способствует экономии исходных веществ при повышении коэффициента использовани  соединени  AQR2 Д° 0,25-0,62, а также получению поликристалпических слоев с низким коэффициентом поглощени  излучени  с длиной волны приблиз-ительно 10,6 мкм дл  использовани  в фотоэлектронных приборах. Формула изобретени  1.Способ осаждени  слоев.полупроводниковых соединений типа газовой фазы,.включающий нагрев подложки в реакторе с последуюгдим взаимодействием на ее поверхности исходных веществ при пониженном давлении , отличающийс  тем, что, с целью увеличени  скорости осаждени  поликристаллических слоез и повышени  коэффициента использовани  исходных веществ, слои осаждают при -давлении 0,4-1,5 мм рт.ст. с введением в реактор дополнительной поверхности, которую нагреюают на 30-170с выше температурьл подложки.
2. 2.Способ по п. 1, отличающий с   тем, что, с целью повышени  скорости осаждер)и  иоликристаллических слоев селенида цинка, подложку нагревают до 250-.150°С, а дополнительную поверхность нагре 10012348

   вают на 100-170®С выше температусх chem. Soc . v. , 4,p.644-tподложки .647.

   Источники информации,

   прин тые во внимание при экспертизе2. Stutlns W. OrganometaIllc va1 . Manasevit H., Simpson W. Thepor deposition of epltaxfat Zn Se

   use of metafe-organlcs In the prepa 5 f|tms on ЬaAs substrates - Appi.

   ration of semiconductor materlafcs.Phus. LettV 38, 1978/N 7 oct.

   U-D Compounds. - J, Electro- p. 656-658 (прототип).