Способ получения полупроводниковых варизонных гетеростуктур

Способ получения полупроводниковых варизонных гетеростуктур

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советсник

Социалистических

Республик (63) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 15. 02. 78(21) 2580579/2б-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 2 31080.Бюллетень ¹ 3 9

Дата опубликования описания 25.1080

Н 01 L 21/203

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений н открытий

{53) УД)(б21 ° 382 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Л. N. Панасюк и А. Г. Бойко

Кишиневский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. В. И. Менйна(73) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ

ВАРИЗОННЫХ ГЕТЕРОСТРУКТУР

Изобретение относится к технологии получения полупроводниковых слоев и может быть использовано при создании фоточувствительных слоев для электро- а фотографии и фототермопластической записи. Известно использование в качестве фоточувствительных слоев резких гетеропереходов, а также гетеропереходов с плавно меняющейся шириной 1О запрещенной эоны, которые называются варизонными структурами.

Известен способ получения варизонных гетероструктур, по которому структуры 9а АЗ„Аз создают жидкост1-я ной эпитаксией на подложках 9aAs.

Подложками служат монокристаллические пластины п-,òèïà, легированные оловом цо концентрации электронов

1-5 10 см при 300 К и ориентирован-2О иые по кристаллографической плоскости (100) . Эпитаксиальное наращивание и легирование твердого раствора производят иэ жидкого раствора галлия, алюминия, мышьяка и легирующей приме-25 си кремция при охлаждении в ТОКЕ водорода 1) е

Состав эпитаксиального слоя

9а PR As плавно изменяется в направлении роста так, что толщина запрещенной =îíû уменьшается î- граниды с подложкой с градиентом 0,002-0,003 эВ/ мкм. Указанный способ является сложным, трудоемким и позволяет получать варизонные переходы ограниченной площади на отдельных кристаллах.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ получения полупроводниковых варизонных гетероструктур путем термического испарения в вакууме при последовательном нанесении на подложку материалов, образующих гетероструктуру, иэ разных, преимущественно двух, испарителей 12).

Варизонные гетероструктуры получают термическим испарением в вакууме путем последовательного осаждения одного или нескольких материалов на неподвижную подложку при условии частичной диффузии одного из материалов в другой, или из материала в подложку, причем на границе раздела созда-, ются за счет диффузии зоны р- и и-типа, которые выступают как выпрямпяющие переходы в пределах 1 микрона поверхности покрытия. Степень диффузии контролируется условиями, которые устанавливают во время осаждения. 773792 где д

Ы—

1 ч

L толщина варизонной области; скорость конденсации материала, помещенного в первый испаритель; 50 скорость конденсации материала, помещенного во второй испаритель; скорость движения подложки; расстояние от начала зоны конденсации;

5 длина общей зоны конденсации двух испарителей; длина зоны конденсации первого испарителя; длина зоны конденсации второ- 60 го испарителя; расстояние от первого испарителя до подложки; расстояние от второго испарителя до подложки. 65 слоя, в частности температурной подложки»

Однако известный способ обладает существенными недостатками. Во-первых, вариэонные гетеропереходы получают на ограниченных поверхностях.

Во-вторых, варизонность гетероперехода создается за счет диффузии, которая является неупорядоченным процессом, в результате которого получают неравномерное распределение фотоэлектрических свойств на различных участках гетероструктуры. Со временем свойства структур также меняются.

Кроме того, последовательное напыление различных материалов, образующих гетероструктуру, удлиняет 15 процесс получения конечного продукта и требует межоперационной вакуумизации слоев.

Целью изобретения является управление параметрами структур и улучше- Щ ние их качества.

Поставленная цель достигается тем, что подложку последовательно вводят в зону испарения одного из компонентов гетероструктуры, затем B зону регулируемого перекрытия молекулярных потоков, а затем в зону испарения другого компонента.

Предлагаемая совокупность приемов позволяет получать как резкие ге-..еропереходы при полном разделении молекулярных потоков, так и вариэонные переходы при частичном перекрытии потоков соседних испарителей.

При этом толщину варизонной области двухкомпонентной гетероструктуры 35 задают через параметры, определяющие область перекрытия молекулярных потоков двух испарителей следующей зависимостью

Регулирование толщины варизонной области гетероструктуры, образованной различными материалами, загруженными в два испарителя, осуществляют воздействием на область перекрытия молекулярных потоков и достигают изменением одного из параметров: геометрия испарители-подложка, скорость конденсации испаряемых материалов, скорость движения подложки.

Предлагаемый способ получения полупроводниковых варизонных гетероструктур иллюстрируется примерами.

Пример 1. Получение полупроводниковых гетероструктур, образованных материалами As2Seg и As2 3.

:Исходные материалы загружают в различные испарители, разогретые до 390 С и 370ОС соответственно, которые обусловливают определенную скорость испарения. Испаряемый материал конденсируется на движущуюся подложку. Расстояние между испарителями устанавливают равным 5 см, а испарителей до подложки — 2 см. При выбранной геометрии расположения и скорости движения подложки равной

3 мм/с на подложке конденсируются оба полупроводника, а толщина варизонной области структуры составляет

1,57 мкм.

Изменяя расстояние между испарителями, регулируют зону перекрытия молекулярных потоков, и, соответственно, область варизонности. Для испарителей, установленных на расстоянии б см и 4 см, область варизонности имеет соответственно значения

0,7 мкм и 2,5 мкм.

С увеличением варизонной области переход от одного материала к другому становится более медленным, плавным и более резким с уменьшением варизонной области.

Величину области вариэонности регулируют также взаимным расположением исларителей и подложки. Опуская или поднимая один из испарителей или оба, тем самым, расширяют или сужают области конденсации из этих испарителей и, соответственно, изменяют область перекрытия молекулярных потоков, а, следовательно, и толщину варизонной области в получаемом, слое.

Пример 2. Получают вариэонную структуру As< S5-As2Se3 термическим испарением в вакууме иэ двух испарителей, установленных на фиксированном расстоянии друг от друга и от подложки, движущейся с постоянной скоростью. Температуры испарителей устанавливают соответственно

370вС и 390 >С, обеспечивая одинаковую скорость конденсации, равную

0,2 мкм/с.

Увеличением температуры второго испарителя достигают увеличения скорости испарения материала из него и

773792

Формула изобретения

Составитель А. Шубин

Редактор T. Кугрышева Техред И Асталош

Корректор А. Гриценко

Заказ 7521/72 Тираж 844

BIIHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, ;. (-35, Раушская наб., д.

Подписное — — —.—

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 тем самым изменяют состав паровой фазы в области смешанных молекулярных потоков, определяющий получение структур с различными варизонными областями.

При скорости конде нсации A sZ S e, равной 0,3 мкм/с толщина слоя вариЭонной области составляет 1,96 мкм, при 0,4 мкм/c — 2,4 мкм, при

0,8 мкм/с — 3,2 мкм.

Таким образом, увеличение скорости конденсации приводит к расши- ® рению вариэонной области.

Н р и м е р 3. Получают варизонную структуру As S> -AsZ Se термичесZ ким испарением в вакууме из двух испарителей при постоянной скорости !5 испарения, температуре испарителей и заданной геометрии расположения испарителей и подложки.

При температурах испарителей 370 С и 390 С получают скорость конденсации 2О

0,2 мкм/с для испарителей, установленных друг от друга на расстоянии

5 см и от подложки — 2 см. Скорость движения подложки 3 мм/с. При этих параметрах получают варизонную область в слое толщиной 1,57 мкм. .Изменение скорости движения подложки обратно пропорционально толщине получаемых слоев.

Для скорости движения подложки

6 мм/с, пятидесятипроцентное соотношение компонентов гетероперехода варизонной области находится на расстоянии 0,93 мкм от подложки, а для скорости 3 мкм — на расстоянии

1,87 мкм. 35

Предлагаемый способ позволяет получать гетероструктуры на протяженных поверхностях. Процесс получения конечного продукта является непрерывным. Кроме того, создается воэможность4О регулирования параметров получаемых структур непосредственно при их изготовлении. В связи с тем, что исключен процесс диффузии и связанная с ней необходимость создания определенных температурных условий, получаемые структуры характеризуются лучшим качеством, равномерным распределением параметров, стабильностью свойств во времени.

Предлагаемым способом получают варизонные структуры с различными толщинами варизонной области, с одновременным регулированием ее расположения по толщине всей структуры.

Данный способ позволяет также получить резкие гетеропереходы, используя одновременное напыление материалов, составляющих структуру.

Способ получения полупроводниковых варизонных гетероструктур путем термического испарения в вакууме на движущуюся подложку при одновременном испарении материалов, образующих гетероструктуру иэ разных, преимущественно двух, испарителей отличающийся тем, что, с целью управления параметрами структур и улучшения их качества, подложку последовательно вводят в зону испарения одного из компонентов гетероструктуры, затем в зону регулируемого перекрытия молекулярных потоков, а затем в зону испарения другого компонента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Царенков Б. В. ФТП, 6, 921, 1972.

2. Патент Великобритании М 1302206, кл. Н 1 К, опублик. 1973 (прототип).