Устройство для молекулярно-лучевой эпитаксии

Устройство для молекулярно-лучевой эпитаксии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к технике нанесения эпитаксиальных слоев полупроводниковых соединений и обеспечивает повышение производительности и качества выращиваемых структур. Устройство содержит камеру роста, внутри которой коаксиально ее стенкам размещены криопанели. Между криопанелями установлены средства ионно-сорбционной откачки, снабженные приводом вращения и возвратно-поступательного перемещения. Привод электрически связан с системой управления. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 30 В 23/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИД

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4352376/23-26 (22) 29.12.87 (46) 30.06.90. Бюл. № 24 (72) Э. А. Ангилов, П. С. Белоусов, А. А. Исаев, В. А. Михайлов и М. Ф. Потоков (53) 621.315.592 (088.8) (56) Заявка Японии № 60 †2611, кл. Н 01 L 21/203, 21/26, 1985.

Изобретение относится к электронной гехнике, преимущественно к устройствам вакуумтермического нанесения покрытий, и может быть использовано в устройствах молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) полупроводниковых соединений А2В5 и твердых растворов на их основе.

Целью изобретения является повышение производительности и качества выращиваемых структур.

На фиг. 1 представлено устройство, нродольный разрез; на фиг. 2 — узел 1 на фиг. 1; на фиг. 3 — сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 4 — блок-схема системы управления.

Устройство содержит камеру роста 1 с криопанелью 2, размещенной коаксиально стенкам камерь1 1, дополнительную криопанель 3, установленную между криопанелью

2 и стенками камеры 1, датчик давления

4 — квадрупольный масс-спектрометр, блок молекулярных источников 5 с резистивным нагревом и резистивный нагреватель б подложек, средства ионно-сорбционной откачки (ИСО) 7 с токоподводами 8, размещенные на штоке 9. Шток 9 снабжен изоляторами

10 токоподводов 8. Камера 1 снабжена шибером 11 и камерой-ловушкой — криона„„Я0„„1574698 А1

2 (54) УСТРОЙ СТВО ДЛЯ МОЛЕ КУЛЯРНО-ЛУЧЕВОЙ ЭПИТАКСИИ (57) Изобретение относится к технике нанесения эпитаксиальных слоев полупроводниковых соединений и обеспечивает повышение производительности и качества выра щиваемых структур. Устройство содержит камеру роста, внутри которой коаксиально ее стенкам размещены криопанели. Между криопанелями установлены средства ионно-сорбционной откачки, снабженные приводом вращения и возвратно-поступательного перемещения. Привод электрически связан с системой управления. 4 ил. сосом 12, манипулятором подложек 1 и шп бером 14, разделяющим камеру роста 1 и камеру загрузки 15. Устройство со 1ержит привод 16 вращения и возвратно-поступательного перемещения ИСО 7, соединенный со штоком 9 и снабженный блоком электропитания 17, систему управления 18 и средство вакуумирования 19 ростовой камеры 1.

Средство ИСО 7 содержит перфорированный цилиндр 20, например, из титана, нагреватель 21, например, из тантала, контактные пластины 22, изоляторы 23. К боковым поверхностям криопанелей 2 и 3 прикреплены ограничители 24 перемещения сред- ств ИСО 7.

Привод 16 вращения и возвратно-поступательного перемещения содержит подвижный контактный узел, включающий подвижные токоподводы 25 с контактными наконечниками 26. Токоподводы 25 соединены с токоподводами 8. Неподвижный токоподвод

27 соединен с питающим проводом 28, размещенным в изоляторе 29, который размещен во втулке 30. Для обеспечения герметичности привода 16 использованы два сильфона 31 и 32. Привод снабжен ревер1574698 сивными двигателями 33, 34 и 35, соединенными с блоком электропитания 17.

Блок-схема системы управления вклю чает блок питания 36 датчика давления 4, блок питания 37 двигателя 33, содержащий регулятор напряжения 38 и средство 39 изменения фазы питающего напряжения, блок питания 40 двигателя 34, содержащий регулятор напряжения 41 и средство

42 изменения фазы питающего напряжения, блок питания 43 двигателя 35, блок питания 44 средства ИСО, содержащий регулятор тока 45, стабилизатор тока 46 и регистрирующий прибор 47. Кроме того, в систему управления входят блок коммутации 48 и электронно-вычислительная машина 49.

Устройство работает следующим образом.

Средства ИСО 7 устанавливают в положение, когда контактные пластины 22, электрически соединенные с нагревателем

21, контактируют с ограничителями 24.

Вакуумируют камеру роста 1 с помощью средства 19. Загружают криопанель 2 хладагентом-жидким азотом. Задают рабочий режим блока молекулярных источников 5.

С помощью манипулятора 13 передают подложку из камеры загрузки 15 в камеру роста 1 и размещают ее на нагревателе

6 подложек. Нагреватель 6 переводят в рабочее положение, манипулятор 13 возвращают в камеру 15 и закрывают шибер 14.

Проводят осаждение на подложке эпитаксиального слоя. Давление в камере роста

1 во время эпитаксиального наращивания поддерживают средством вакуумирования

19, а также за счет сорбции непрореагировавших соединений на поверхности криопанелей 2. Контроль давления в камере роста

1 в зоне роста осуществляют с помощью датчика давления 4 с регистрацией сигнала на ЭВМ 49.

После проведения серии осаждений или после того, как при помощи средства 19 невозможно достичь предельного давления (10 Па), проводят очистку криопанели

2 от непрореагировавших компонентов соединений АзВ . При этом на внешней боковой поверхности криопанели 2 находятся в основном соединения группы Bs(AS,Ð), а на внутренней поверхности — как соединения группы А (Ga, In), так и соединения группы

В (А$, P), и соединения AgBg. Из криопанелей 2 при помощи газообразного подогретого до 40 — 100 С азота удаляют жидкий хладагент. В дополнительную криопанель 3 непрерывно заливают жидкий хладагент.

Включают нагреватель 6, блок молекулярных источников 5, внешние нагреватели ростовой камеры 1, средства 19 и прогревают камеру роста 1 до 100 — 200 С. Давление в камере 1 поддерживают при помощи средства 19 и путем сорбции на охлажденную поверхность дополнительной криопанели

3 при непрерывной заливке жидкого хладагента.

Включается при помощи ЭВМ 49 через блок коммутации 47 блок питания 40 дви5 гателя 34. Шток 9 со средствами ИСО 7 за счет сжатия сильфона 31 перемещается двигателем 34. Контактные пл асти ны 22 смещаются от ограничителей перемещения

24. От ЭВМ 49 подается сигнал на подачу питания на блок питания 44 средств ИСО

7, а с него — на нагреватель 21. Затем йо сигналу ЭВМ 49 включается блок питания

43 и подается питание на двигатель 35.

Устройства ИСО 7 перемещаются, вращаясь за счет волнообразного сжатия — растяже15 ния гофр сильфона 32 вокруг криопанелей 2. Нагрев боковых поверхностей криопанелей 2 происходит за счет изучения нагревателей 21, которые для повышения эффективности прогрева имеют перфорированные излучающие поверхности, расположенные напротив отверстий в перфориро ванных цилиндрах 20. В момент касания контактной пластиной 22 ограничителя перемещения 23 в крайнем положении — режим короткого замыкания, что регистрируется

25 прибором 47 блока 44, блоки питания 37, 40, 43 отключаются. Средство 42 блока 40 производит изменение фазы питающего напряжения двигателя 34. Включают при помощи

ЭВМ 49 блоки питания 37, 40, 43 и шток 9 с устройством ИСО 7 перемещается в обратном направлении. В результате такого возвратно-поступательного перемещения устройств ИСО 7 от одних ограничителей

24 до других происходит нагрев поверхностей криопанели 2 до 500 †6 С, причем очистка криопанели происходит с одновременным напылением титана на охлаждаемую поверхность дополнительной криопанели 3, через которую для компенсации воздействия радиационного нагрева непрерывно прокачивают жидкий хладагент.

40 В результате вращения устройств ИСО 7 вокруг криопанели 2 достигается равномерность нагрева ее боковых поверхностей.

Десорбированные соединения с криопанели

2 осаждаются на внутреннюю боковую поверхность дополнительной криопанели 3

45 (самое холодное место в камере роста 1}, причем с внешних боковых поверхностей криопанели 2 происходит испарение соединений группы B (AS, P) и Аз((Ьа, In), с внутренних поверхностей этой криопанели — в основном соединений группы B (AS, P), а соединения группы Аз остаются в виде металлической фазы и не препятствуют эффективному охлаждению ее поверхности. Для удаления их необходим более длительный нагрев.

Окончание процесса удаления пористой пленки происходит при стабилизации давления по соединениям группы Bs в зоне роста, измеренного датчиком давления 4. После получения такого сигнала с блока питания

1574698

36 датчика 4 на ЭВМ 49 устройства ИСО 7 возвращаются в исходное положение. Если стабилизации давления по соединениям группы Вь не происходит, то при помощи подогретого азота удаляется жидкий хладагент из дополнительной криопа нели 3.

Включают внешние нагреватели камеры роста 1, нагреватель подложки 6, внешний нагреватель средства 19, блок молекулярных источников 5 и камеру роста 1 прогревают до 100 — 200 С. Заливают жидкий хладагент в камеру-ловушку 12. Открывают шибер 11 и производят путем возвратно-поступательного перемещения и вращения устройств ИСО 7 нагрев криопанелей 2 и 3 с осаждением десорбирован- 16 ных соединений в камере-ловушке 12. Процесс прекрашают при стабилизации давления по соединениям группы В5. Шибер l l закрывают. В криопанель 2 заливают жидкий хладагент, и продолжают цикл эпитак- сиального наращивания. Камеру-ловушку

12 вскрывают и производят ее очистку.

Использование данного устройства обеспечивает по сравнению с известными устройствами МЛЭ повышение качества выращенных структур и производительности за счет стабилизации давления в зоне роста и удаления непрореагировавших компонентов ростовых веществ без разгерметизации камеры роста, что ведет к снижению брака и себе стон мости вы ра ше н н ы х стру кту р.

Формула изобретения

Устройство для молекулярно-лучевой эпитаксии, содержащее камеру роста с датчиком давления и криопанелью, размещенной коаксиально стенкам камеры, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности и качества выращи ваемых структур, устройство снабжено дополнительной криопанелью, размещенной между первой криопанелью и стенкой камеры, средствами ионно-сорбционной откачки, установленными между криопанелями. снабженными приводом вращения, возвратнопоступательного перемещения и блока ми питания, соединенными с системой управления, электрически связанной с датчиком да вле ни я.

1574698

21

Составитель В. Захаров-Черенков

Редактор Н. Швыдкая Техред А. Кравчук Корректор Л. Патай

Заказ 1761 Тираж 344 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Г1роизводственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101