Способ получения р - «-переходов

Способ получения р - «-переходов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 06.1Х.1965 (№ 1025644/26-25) Кл, 21g, 11/02 с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 16.Ч.1967. Бюллетень № 11

МПК Н 01/

УДК 539.234:541.412 (088.8) Комитет по делам изобретениЯ и открытиЯ при Совете Министров

СССР

Дата опубликования описания 30.Ч1,1967

Авторы изобретения

А. T. Гореленок и Б. В. Царенков физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе АН СССР

Заявитель

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ р = n-ПЕРЕХОДОВ

Известны способы получения р — n-переходов в полупроводниках типа А" В т путем эпитаксиального наращивания на монокристалл слоя полупроводника из жидкого раствора полупроводника Ап Вт в элементе Ап 5

Наращивание проводится в токе водорода, при этом летучие компоненты раствора уносятся водородом, в результате чего изменяется состав исходного раствора, что сказывается на качестве наращиваемого слоя. 10

Предлагаемый способ позволяет получать наращиваемые р- или л-области заданной толщины и равномерно легированные до заданных концентраций. Кроме того, этим способом можно получать гетеропереходы типа 15 монокристалл — твердый раствор.

Для этого на исходную монокристаллическую пластину из полупроводника типа А и В г наносят слой элемента третьей группы, входящий или не входящий в состав исходного по- 20 лупроводника, и помещают ее в ампулу. Туда же закладывают элемент пятой группы, входящий или не входящий в состав исходного полупроводника, и легирующую смесь. Ампу.лу откачивают и запаивают для того, чтобы 25 процесс создания эпитаксиального р — и-перехода происходил в замкнутом объеме. Затем ампула нагревается, в результате чего происходит растворение части исходной пластинки в элементе А и до получения равновесного 30 раствора и насыщения его легирующей примесью из паровой фазы. Затем снижают температуру системы, при этом происходит эпитаксиальное наращивание на перастворенную часть исходной пластинки легированного примесью слоя полупроводника Ап В .

Кроме этого, можно производить наращивание эпитаксиальных слоев из предварительно приготовленного и нанесенного на исходную пластинку жидкого раствора полупроводника А и В в элементе А" .

На чертеже представлены стадии создания эпитаксиального p — n-перехода в арсениде галлия.

Поверхность исходной монокристаллической пластинки арсенида галлия и- или р-типа идеально смачивают тонким слоем галлия для того, чтобы получаемый р — а-переход был плоским. %

Смачивание производят при 600 †7 С; допустимая толщина слоя пластинки арсенида галлия, которая при этом растворится в галлии, 5 — 10 мк. Количество галлия, которое нужно взять для смачивания, определяют по диаграмме растворимости арсенида галлия в галлии.

Процесс смачивания осуществляют следующим образом.

Пластинку арсенида галлия и галлий закладывают раздельно в графитовую либо

196177

3 с

1О

20 кварцевую лодочку, которую помещают в кварцевую -труб -Фс проточным водородом.

Затем повышают температуру до 800 >С и лодочку выдерж4ва1от «Жри этой температуре

10 — 15 лир„,ущ т к, ч гобы удалить с поверхностей арсенида галлия и галлия окисную пленку. Посте. э1Мо снижает температуру до

600 — 700" С, заливают > Гйдкий галлий на пластинку арсенида галлия и охлаждают до компатной температуры, при этом пластинка арсенида галлия идеально смачивается галлием.

Эпитаксиальпое наращивание производят из жидкого равновесного раствора арсенида галлия в галлии, легированного донорной или акцепторной примесью. Равновесный раствор получают за счет растворения части исходной пластинки арсенида галлия в галлии. Жидкий раствор легируется примесью из паровой фазы. Температура растворения 800 †8 С, а толщина слоя пластинки арсенида галлия, которая при этом должна растворится в галлии

50 — 60 мк. Количество галлия, которое нужно взять для растворения, определяют по диаграмме растворимости арсенида галлия в галлиии.

Процесс производя г следующим образом.

На пластинку арсенида галлия, смоченную галлием, наносят дополнительное количество галлия, необходимое для растворения слоя пластинки арсенида галлия заданной толщины, Пластинку помещают в кварцевую ампулу. В ампулу закладывают также мышьяк, чтобы не было диссоциации арсенида галлия, и легирующую примесь: донорную (Те, Se и п.т.) либо акцепторную (Zn, Cd и т. п.), в таком количестве, чтобы в ампуле было насыщенное давление паров примеси в течение всего процесса. Ампулу откачивают до 10

10 6 мм рт. ст. и запаивают, чтобы процесс создания эпитаксиального р — n-перехода происходил в замкнутом объеме. Затем ампулу помещают в печь.

При этом пластина арсенида галлия, покрытая галлием, находится при температуре

800 — 850 С, а легирующая примесь и мышьяк — при температуре на -100 С ниже. Это необходимо для того, чтобы не было сплавообразования легирующей примеси с арсенидом галлия. Такой температурный режим поддерживают около 1 час. При этом жидкий галлий растворяет слой арсенида галлия заданной толщины, жидкий раствор арсенида галлия в галлии насыщается легирующей примесью из паровой фазы, легирующая примесь диффундирует в нерастворенную часть пластинки арсенида галлия как из жидкого раствора, так и из паровой фазы. В результате этого на нерастворенной части пластинки арсенида галлия получают равновесный жидкий раствор арсенида галлия в галлии, легированный донорной либо акцепторной примесью.

Кроме того, на пластинке арсенида галлия образуется паразитный диффузионный слой.

Перед эпитаксиальным наращиванием паразитный диффузионный слой под раствором

65 растворяют путем кратковременного повышения температуры на 20 — 30 С.

Эпитаксиальное наращивание слоя арсенида галлия из жидкого раствора на нерастворенную часть пластинки арсенида галлия производят путем пони>кения температуры в печи, При этом вначале скорость охлаждения составляет 3 град)мин. После снижения температуры на 100 †1 С от температуры начала охлаждения скорость охлаждения повышается до 20 — 25 град(мин. После охлаждения до комнатной температуры слой галлия, оставшийся на поверхности пластины, и паразитный диффузионный слой удаляют.

Предложенный способ позволяет получить р — и-переходы в других полупроводниках типа Лш В, при этом вместо галлия можно использовать индий, а вместо мышьяка сурьму, фосфор и т. и. В случае использования элементов А " B, не входящих в состав исходного полупроводника, можно получать гетеропереходы типа:

GaAs — Ga — As,, P> „GaAs — In, Gal,,As, GnAs — Ga, Ini,Às, Pi и т. д.

Предмет изобретения

1. Способ получения р — n-переходов, в полупроводниках типа Ап В путем эпитаксиального наращивания слоя полупроводника на исходной полупроводниковой монокристаллической пластине из жидкого раствора полупроводппка Лп В в элементе А п, отличающийся тем, что, с целью получения р- или llобласти заданной толщины, равномерно легированной до заданных концентраций акцептороь или доноров, на исходную пластину наносят слой элемента третьей группы, входящий или не входящий в состав исходного полупроводника, помещают ее в ампулу, в которую также закладывают легирующую примесь и элемент пятой группы, входящий или не входящий в состав исходного полупроводника, откачивают и запаивают ампулу, после чего нагревают ее до получения равновесного жидкого раствора.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью получения р-области íà п-GaAs, на исходную пластину наносят слой галлия, помещают ее в ампулу с цинком и мышьяком, откачивают и запаивают ампулу, после чего нагревают ее до получения равновесного жидкого раствора арсенида галлия в галлии.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью получения гетероперехода на п-баАз, на исходную пластину наносят слой индия, помещают ее в ампулу с цинком и мышьяком, откачивают и запаивают ампулу, после чего нагревают ее до получения равновесного жидкого раствора арсенида галлия в индии.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью получения гетероперехода на п-баАз, на исходную пластину наносят слой индия, 196177 рцсщ ар ДцАа / Б а, пегиро3анныц примесьщ

Составптс t Г. B. Корннаова

Редактор Н. О. Громов Текред Т. П. Курилко Корректоры: Н. И. быстрова и Е. H. Гудзова

Заказ 1922/16 Тираж 535 Подписное

ЦНИИПИ Когнптета и i делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, нр, Сапунова, 2 номе1нают ее в ампулу с нинком н фосфором, откачивают и зананвают ампулу, после чего нагревают ес ..о получения равновесного жидкого р,.створа — С=.As,- Р,. в индии.