Способ переноса вещества путем химической газотранспортной реакции

Способ переноса вещества путем химической газотранспортной реакции

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<»>649454

Республик (ec:" (61) Дополнительное х авт. свчд-ву— (22) Заявлено 12.08.75 (21) 2157006/25 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 28.02.79. Бюллетень № 8 (45) Дата опубликования описания 29.03.79 (51) М.Кл. В 01 1 17/28

//Н 01 L 21/3С

Государственный комитет оо делам изобретений и открытий (53) УДК 621.382 (088.8) (72) Авторы изобретения Э. П. Бочкарев, Н. Г. Воронин, О. Е. Коробов, В. H. Маслов и И. Б. Никитина (71) Заявитель

Государственный ордена Октябрьской Революции научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности (54) СПОСОБ ПЕРЕНОСА ВЕЩЕСТВА

ПУТЕМ ХИМИЧЕСКОЙ ГАЗОТРАНСПОРТНОЙ РЕАКЦИИ

Изобретение относится к получению по-. лупроводниковых материалов и может быть использовано в технологических процессах эпитаксиального выращивания полупроводниковых материалов из газовой фазы на предприятиях МЦМ СССР и МЭП СССР.

Известны три способа переноса вещества при проведении химических газотранспортных реакций:

1) перенос вещества при проведении химических газотранспортных реакций при достаточно высоком разрежении порядка

0,01 мм рт. ст. происходит по механизму молекулярных пучков. Для этого механизма массопереноса характерны малые скорости эпитаксиального роста и прямолинейное распространение молекул или атомов вещества от источника к подложке (1);

2) диффузионный перенос вещества осуществляется при давлении в системе 0,1—

2 атм. Недостатком его является малая скорость переноса при большом расстоянии от источника к подложке, которая целиком определяется скоростью диффузии, движущей силой которой является градиент парциального давления компонентов газовой смеси в результате различия температуры в зоне источника и в зоне подложки (2);

3) в проточном методе, наиболее часто применяемом в промышленности, массоперенос осуществляется в потоке газа-носителя путем химической газотранспортной реакции (3). В данном случае скорость переноса существенно повышается, т. к. зависит

5 в основном от скорости газового потока.

Недостатком этого способа является то, что массоперенос вещества идет только в направлении газового потока, а повышение скорости переноса с газовым потоком требу10 ет увеличения расхода веществ и реагентов и портит морфологшо поверхности эпитаксиального слоя. Кроме того, обязательным условием переноса является наличие достаточно большого перепада температур между источником и подложкой.

Цель предлагаемого изобретения — устранение зависимости направления и скорости переноса от направления газового потока и от перепада температур между источником и подложкой.

Для этого согласно известному способу переноса вещества от источника к подложке при использовании газотранспортной реакции в проточной системе в качестве носи25 теля вещества используется твердое тело.

Температура транспортирующего тела отличается от температуры источника и подложки.

Механический перенос может быть осуществлен как периодически, так и непре649454 рывно. По предложенному способу перенос при помощи транспортирующего тела осуществляют поочередно из нескольких источников, содержащих различные вещества.

Если механическое перемещение осуществляется периодически от источников разного состава, то возможен последовательный перенос на подложку вполне определенных порций вещества.

3а счет непрерывного механического переноса возможно обеспечение непрерывного процесса кристаллизации эпитаксильного слоя.

На фиг. 1 дана схема предлагаемого способа (перенос вещества с источника на транспортирующее тело); фиг. 2 — механическое перемещение транспортирующего тела; фиг. 3 — перенос вещества с транспортирующего тела на подложку.

На фиг. 1 приняты следующие обозначе-. ния: 1 — источник, 2 — подложка, 8 — транспортирующее тело (например, кварцевая пластина), 4 — осажденный на кварцевой пластине слой транспортируемого вещества, 5 — реактор. .Пример. Предлагаемый способ использован для химического переноса вещества из источника, состоящего из механиче. ской смеси порошков GaAs (90мол о/о) и

GaP (10 мол /o), на подложку GaAs.

Перенос проводят при помощи химической транспортной реакции с парами воды в атмосфере водорода. Термодинамическое направление процесса переноса в данной химической системе: из области более высоких температур в область более низких температур. Предлагаемый способ позволяет провести процесс в обратном температурном направлении, т. е. от более холодного источника к более горячей подложке и при направлении газового потока в реакторе от подложки к источнику (фиг. 1).

Процесс проводят следующим образом:

К источнику, нагретому до температуры

870 С, приближают в позицию близкого расположения транспортирующее тело (кварцевую пла стину) с температурой

750 С. Начинается химический перенос вещества из источника на поверхность транспортирующего тела. Через 30 мин, после переноса из источника достаточного количества вещества, образовавшего на поверхности транспортирующего тела (поликристаллический слой твердого раствора

GaAsp,gPp,<), транспортирующее тело при помощи штока перемещают в положение близкого расположения относительно подложки, причем нагревают в процессе этого перемещения до температуры 950 С (при помощи приспособления, неуказанного на фиг. 1). Температура подложки 900 С, так

1р что перенос вещества происходит от транспортирующего тела на подложку из арсенида галлия (III),В, где происходит эпитаксиальный рост твердого раствора баАзо,в о,ь

Металлографичаское исследование по15 верхности эпитаксиального слоя и поперечного скола показывает полное отсутствие вросших частиц второй фазы, как это обычно бывает при непосредственном переносе вещества из порошжообразного источника.

20 Таким образом, предлагаемый способ позволяет не только осуществить перенос вещества при проведении химической транспортной реакции со скоростью и в направлении независимо от направления газового

25 потока и температурного перепада между источником и подложкой, но и обеспечить повышение качества эпитаксиального слоя по сравнению с обычно достижимым при использовании тех же исходных веществ в исЗр точнике.

Формула изобретения

1. Способ переноса вещества путем хиЗ мической газотранспортной реакции от источника на подложку в проточной системе. отличающийся тем, что, с целью устранения зависимости направления и скорости переноса от направления газового пото4р ка и от перепада температуры между источником и подложкой, в качестве носителя вещества используют твердое тело.

2, Способ по п. 1, отличающийся тем, что перенос при помощи транспортиру-.

4 ющего тела осуществляют поочередно из нескольких источников, содержащих различные вещества.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Шефер Г. Химические газотранспортные реакции, М., «Мир», 1964, с. 14 — 15.

2. Шефер Г. Химические газотранспортные реакции, М., «Мир», 1964, с. 16.

649454

Составитель Г. Угличнна

Техред А. Камышникова Корректор И. Симкина

Редактор Б. Павлов

Заказ 41/166 Изд. № 180 Тираж 876 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Тип. Харьк. фил. пред. «Патеят»

Риг. 1 ф

/ /

Фиг. 2

Риг. 3

Пвток гаЗа

Л ток газа

//oman газа