SU1705425A1 - Способ получени эпитаксиальных слоев нитрида галли - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технологии получени  полупроводниковых соединений А В и может быть использовано при производстве электролюминесцентных структур. Цель изобретени  - увеличение скорости роста слоев при сохранении их монокристалличности . Способ включает жидкофаз- ную эпитаксию слоев нитрида галли  в протоке водорода, содержащего аммиак, на сапфировой подложке из раствора-расплава , содержащего галлий, висмут индий, в графитовом контейнере. В зоне эпитаксии по высоте контейнера устанавливают градиент температуры величиной 2-4°С/см, направленный от поверхности раствора- рЗсплава к подложке. Скорость роста слоев составл ет 2-2,5 м.км/ч. 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к технологии получени  полупроводниковых соединений А В и может быть использовано при создании электролюминесцентных структур.

Цель изобретени  - увеличение скорости роста слоев при сохранении их монокристалличности .

На фиг. 1 дана схема устройства дл  осуществлени  способа; на фиг. 2 - распределение температуры (Т) по высоте графитового контейнера (у).

Пример 1. В графитовый контейнер 1 слайдерного типа загружают металлы: галлий , висмут и индий, очищенные от окисных пленок в гор чей царской водке и промытые дистиллированной воде, в соотношении 10:30:60 мае. %, соответственно. Сапфировые подложки 2, на которые проводитс  осаждение нитрида галли , перед загрузкой отжигают в водороде при 1600°С дл  удалени  нарушенного поверхностного сло . Через кварцевый реактор 3 проточного типа , предварительно продутый аргоном, пропускаетс  водород, содержащий аммиак. Парциальное давление аммиака составл ет атм. Температура в реакторе поднимаетс  до 1080°С одновременно основной печью резистивного нагрева 4, в которой находитс  реактор, и дополнительным нагревателем резистивного типа 5, расположенным в верхней части реактора над зоной осаждени  и введенным дл  создани  вертикального градиента температуры . Заданна  температура поддерживаетс  двум  системами высокоточной регулировки температуры ВРТ-3. Величина температурного градиента регулируетс  током, протекающим через дополнительный нагреватель. Термопары 6 и 7 контролируют температуру в точках yi и уз по высоте контейнера (фиг. 1).

о ел

Јь SJ СЛ

При достижении температуры 1080°С ма поверхности расплава систему выдерживают при этой температуре в течение 2 ч дл  насыщени  раствора-расплава 8 нитридом галли  по реакции жидкого галли  с аммиа- ком и гомогенизации раствора-расплава. Затем раствор-расплав надвигают на сапфировые подложки и провод т процесс эпи- таксиального осаждени  нитрида галли  на сапфировые подложки в заданном градиен- те температуры, наложенном нормально к поверхности расплава. Врем  эпитаксиаль- ного осаждени  составл ет 3 ч и в течение этого времени поддерживают посто нный градиент температуры, равный 2°С/см. По- еле эксперимента подложки и раствор-расплав разобщают, подложки со слоем очищают от остатков металлов в гор чей царской водке и промывают в дистиллированной воде.

Морфологию поверхности слоев исследуют в оптическом и растровом электронном микроскопах при различных увеличени х. Структурные характеристики исследуют электронографическим и рентгендифракто- метрическим методами. Толщину слоев и однородность слоев ho толщине измер ют интерференционным микроскопом МИИ-4,

Выращенные эпитаксиальные слои нитрида галли  были монокристаллическими, с гладкой поверхностью. Толщина слоев составл ет около 10 мкм, что соответствует скорости роста 2 мкм/ч, а неоднородность по толщине не превышала 10%.

Пример 2. Процесс эпитаксиального наращивани  провод т аналогично, описанному в примере 1, но величина температурного градиента составл ет 3°С/см. Вырастали гладкие монокристаллические слои нитрида галли  по всей поверхности подложек. Толщина выращенных слоев была примерно 13 мкм, т.е. скорость роста составл ла 2,5 мкм/ч. Неоднородность слоев по толщине не превышала 10%.

Пример 3. Процесс эпитаксиального наращивани  провод т аналогично, описанному в примере 1, но величина температурного градиента составл ет 4°С/см. Результат исследований эпитаксиальных слоев нитрида галли  был аналогичен описанному в примере 2.

Пример 4. Процесс эпитаксиального наращивани  слоев нитрида галли  провод т аналогично описанному выше, но величина температурного градиента составл ет 5°С/см.

Выращенные эпитаксиальные слои были поликристаллические с отдельными монокристаллическими участками. Толщина слоев была примерно 15 мкм, т.е. скорость роста составл ла 3 мкм/ч. Неоднородность слоев по толщине не превышала 10%. Нужно отметить, что в этом случае скорость роста увеличиваетс , но нарушаетс  морфологи  и кристаллическое совершенство слоев нитрида галли .

Таким образом, предложенный способ получени  эпитаксиальных слоев нитрида галли  в вертикальном градиенте температуры величиной 2-4°С/см, направленном от поверхности расплава к поверхности подложки , позвол ет получать гладкие сплошные эпитаксиальные слои нитрида галли  высокого структурного совершенства со скоростью роста 2-2,5 мкм/ч и неоднородностью по толщине примерно 10%.

Если вертикальный градиент превышает 4°С/см, рост сло  становитс  нарушенным, ухудшаетс  морфологи  и кристаллическое совершенство слоев. Когда величина градиента меньше 2°С/см, „наблюдаетс  остро- вковый рост из-за малой скорости диффузии азота к поверхности роста.

Технико-экономическа  эффективность предложенного способа по сравнению с прототипом заключаетс  в получении монокристаллических слоев нитрида галли  с большой скоростью роста.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ получени  эпитаксиальных слоев , нитрида галли  на сапфировых подложках жидкофаэной эпитаксией из раствора-расплава , содержащего галлий, висмут, индий, в протоке водорода с аммиаком в графитовом контейнере, отличающийс  тем,что, с целью увеличени  скорости роста слоев при сохранении их монокристалличности, эпитаксию ведут при наличии по высоте контейнера температурного градиента величиной 2-4°С/см, направленного от поверхности раствора-расплава к подложке.

   ч

   Л

   У фиг1

   У,с