SU1074161A1 - Устройство дл газовой эпитаксии полупроводниковых соединений - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области микроэлектроники и может быть использовано в п $}оизв6дстве эпитаксиальных структур полупроводниковых соединений МОС-гидридным методом.

Дл  .получени  эпитаксиальных структур (ЭС) полупроводниковых соединений МОС-гидридным методом обычно используют проточные реакторы, по конструкции аналогичные примен емым в эпитаксии кремни .

Известно устройство дл  получени  полупроводниковых слоев из паровой фазы, включающее реакционную камеру.Iвыполненную из прозрачного дл  коротких волн материала, желательно кварца, снабженную средствами ввода и вывода газов, подлож кодержатель, выполненный из непро4 зрачного дл  коротких волн и поглощающего их материала, и источник

зь теплового излучени .

Подложкодержатель примен ют плоский или цилиндрический, он выполнен с возможностью перемещени  дл  усреднени  температурного пол . В слу| чае плоского подложкодержател  вводпарогазовой смеси (ПГС) осуществл ют в центре подложкодержател , а отвод - с его периферии..

Однако в таком устройстве не удаетс  получить однородные по толщине и концентрации носите11и зар да ЭС. Одной из причин этого  вл етс  нерлнородный состав ПГС по площади подложкодержател . Известно устройство дл  осаждени покрыти  из паровой фазьк, включающе герметичную реакционную камеру, сна женную средствами ввода и вывода ПГ в которую помещен вращающийс  подложкодержатель , обогреваемый токами высокой частоты. В зависимости от к струкции подложкодержател  ввод ПГС осуществл ют либо из центра подложкодержател , либо из трубок непосредственно на подложки, а отвод ПГС - в нижнюю часть реактора с периферии подложкодержател . Указанное устройство имеет те же недостатки, что и предыдущее. Более того, подвод ПГС из трубок непосред ственно на подложки приводит к локальному росту ЭС и, как следствие, к еще большей неоднородности толщины и электрофизических параметров по площади структуры. Наиболее близким техническим решением  вл етс  устройство дл  по лучени  полупроводниковых пленок из паровой фазы, включающее реакционную камеру, размещенный в ней подложкодержатель , выполненный в виде диска с отверстием в центральной части, экран, установленный над под ложкодержателем, газораспределитель соединенный со средством ввода газов , и средство вывода газов. Газораспределитель выполнен в виде трубы, проход щей через отверстие в центре подложкодержател ; ПГС вводитс  в реакционную камеру между экраном и подложкодержателем через отверсти  в трубе в, направлении параллельном поверхности подложкодержател . Отвод Иге осуществл ют от периферии подложкодержател , В таком устройстве при выращивании полупроводниковых соединений МОС-гидридным методом толщина ЗС уменьшаетс  по ходу движени  ПГС, а концентраци  носителей зар да увеличиваетс . Это объ сн етс  расходованием основных компонентов ПГС (алкилов и гидридов металлов) по мере ее продвижени  вдоль поверхности подложки. Изменение положени  экрана относительно подложкодержател  не улучшает характеристики эпи таксиальных слоев. l . Целью изоЬретени   вл етс  улучшение однородности эпитаксиальных структур по толщине и концентрации носителей зар да. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве, включаю1цем реакционную камеру, расположенный в ней подложкодержатель, выполненный в виде диска с отверстием в центральной части, экран, установленный над подложкодержателем, газораспределитель , соединенный со средством ввода газов, и средство вывода газов , газораспределитель установлен над подложкодержателем соосно с ним по высоте (о, 1-0 ,1 5)Djj и выполнен в виде тора диаметром (l,1-1,2)Dn с отверсти ми на внутренней его поверхности , где iJ п диаметр подложкодержател . Кроме того, экран расположен от подложкодержател  на высоте (0,3-0,i4)Dp, На чертеже показано устройство дл  газовой эпитаксии полупроводниковых соединений. Устройство включает реакционную камеру, состо щую из крышки 1 и основани  2, внутри которой расположены подложкодержатель 3 в виде диска с отверстием в центре дл  вывода ПГС, газораспределитель 5, выполненный в виде тора с отверсти ми на внутренней его поверхности дл  ввода ПГС, установленный над подложкодержателем 3 соосно с ним, и экран 6, расположенный над газораспределителем 5. Подложкодержатель 3 может быть выполнен с возможностью вращени . Устройство работает следующим образом. На подложкодержатель 3 загружают подложки арсенида галли . Реакционную камеру герметизируют, продувают азотом и водородом и нагревают . Подвод тепла осуществл ют через основание реакционной камеры с помощью печи сопротивлени  (на чертеже не показана). По достижении температуры через отверсти  в газораспределителе в реакционную камеру подают компоненты ПГС в следующих количествах, мл/мин: Эфират триметилгалли  (ЭТМГ) Арсин ( в водороде) Моногерман (2, К10-б -й в гелии) .180 Водород10000 Отвод т ПГС через отрерстие в цент ре подложкодержател . В указанных услови х в течение 10 мин на подложке вырастает эпитаксиальный слой толщиной 0,3 мкм с концентрацией носителей зар да 1,5 Ю см , Ввод ПГС в реакционную зону, ограниченную в реакционной камере экраном 6 и подложкодержателем 3, через газораспределитель 5 выполненный в виде тора, при указанном их взаимном расположении и вывод ПГ через отверстие А в центре подложкодержател  позвол ют создать однородный состав ПГС за счет увеличени скорости движени  ПГС от периферии центру подложкодержател , что компе сирует расход компонентов на реакци а это обеспечивает однородность тол щины и концентрации носителей зар д по площади ЭС. Высота установки газораспределител  и экрана над подложкодержателем , равна  соответственно (0,10 ,15)Dr, и (0,3-0,it)Dn обусловлена спецификой разложени  алкилов и гидридов металлов, участвующих в ре акции осаждени  эпитаксиальных слоев . Указанные параметры обусловливают объем реакционной зоны, который , В( свою очередь, обеспечивает полноту проведени - реакции. При боль шем объеме реакционной зоны (т.е. пр высоте установки газораспределител 

т а 6 л и ц а 1 1° над подложкодержателем 0,15Dn и высоте установки экрана 0,)п происходит значительное разложение алкилов и гидридов металлов, что приводит к уменьшению скорости роста, ухудшению морфологии поверхности и . однородности эпитаксиального сло . При меньшем объеме (т.е- при высоте установки газораспределител  «::0,1П„ и экране :L. 0,ЗВд) компоненты ПГС разлагаютс  недостаточно полно, что также отрицательно вли ет на харак- теристики ЭС. Диаметр газорЪспределител , равный (1,1-1,2)1) способствует необходимому прогреванию ПГС. Конкретные данные, подтверждающие оптимальность выбора указанных соотношений, представлены в табл.1. Данные о неоднородности толщины и концентрации носителей зар да на структурах диаметром 60 мм, полученных в огГисываемом устройстве по сравнению с устройством-прототипом и базовым устройством, приведены в табл.2. Как видно из табл.2, использование предлагаемого устройства дл  газовой эпитаксии полупроводниковых соедине:ний обеспечивает по сравнению с известными базовым устройствами улучшение однородности толщины получаемых ЭС приблизительно в 3 раза, концентрации носителей зар да в 3,3 раза, что позвол ет повысить процент выхода годных структур и полупроводниковых приборов.

Таблица 2

6,5

6,0

33,3 53,3

19,3 2о;,т

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАЗОВОЙ ЭПИТАКСИИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ, включающее реакционную камеру, размещенный в ней подложкодержатель, выполненный в виде диска с отвер-