159499. lajstromszámú szabadalom • Eljárás epitaxiális filmek növesztésére

3 159499 4 Company által kiadott „Handbook of Chemistry and Physics" 45. kiadás B,2 oldalán szemléltetett Mengyelejev-féle periódusos rendszer táblázatra, ahol a vonatkozó elemek megtalálhatók. A csatolt ábrák magyarázata a következő: Az 1. ábra a találmány szerinti eljárás foganatosítására alkalmas berendezés hornloknézeti rajzát, a 2. ábra az 1. ábrán szemléltetett kristálynövesztő cső keresztmetszeti nézetéi, a 3A—3D ábráik a találmány szerinti p—n átmenetis szerkezet gyártási műveleteinek keresztmetszeti nézetét szemléltetik. Az 1. ábrán a találmány szerinti eljárás foganatosítására használható tipikus kristálynövesztő berendezést vázolunk. A 11 kristálynövesztő cső alapanyaga kvarc, a gázok bevezetésére és kivezetésére 12 bevezetéssel és 13 kivezetéssel, továbbá a 14 tokkal van ellátva. A 14 tóikban a 15 mozgatható szuibsztrátum-tartó, 16 és 17 furatok az alapoldat tárolására, továbbá a 18-as mozgatószerv a 15 tartó működtetésére van elhelyezve. A 15 tartó 19 és 20 peremekkel van ellátva, amelyek a felületi oxidok és a 16, továbbá 17 furatokban elhelyezkedő alap-oldatok felületén levő szennyeződések eltávolítását szolgálják. A 11 cső a 21 kemencében van behelyezve, a 21 kemence 22 nézőüveggel van ellátva, a 21 kemence továbbá a 23 mozgatható állványon van elhelyezve, amellyel a 11 kristálynövesztő cső billentése megvalósítható. A 2. ábra a 11 cső egy részének felnagyított nézete, amely a 15 szubsztrátumhordozót és az abban levő 24 szubsztrátumot szemlélteti. Az alkalmazott technológiára vonatkozóan megjegyezzük, hogy megfelelő szubsztrátumanyagok a kereskedelmi forgalomban hozzáférhetők. A szubsztrátum például galliumarzenid vagy galliumfoszfid lehet. Ezt az anyagot először csiszoljuk és a szokásos technológiával megtisztítjuk, hogy sima felületet nyerjünk. A 3A ábrán egy tipikus 31 jelű szubsztrátumot szemléltetünk (példaként ez n-típusú). Az 1. ábrán vázolt kvarc kristálynövesztőcsőből és benne elhelyezett széntokból álló berendezésben foganatosítjuk az eljárást. Ezután gallium, alumínium és arzén, vagy gallium, alumínium és foszfor felhasználásával alapréteg-oldatot készítünk. Ez úgy valósítható meg., hogy kereskedelmi minőségű 99,9999% tisztaságú szilárd galliumarzenidből vagy galliumfoszfidból ismert mennyiséget adunk galliumoldatban levő ismert mennyiségű és 99,9999%os tisztaságú alumíniumhoz, hogy a kívánt öszszetételű alapréteg-oldatokhoz jussunk. A találmány céljaira az alumíniumot a gallium-alumínium-arzén oldatra számítva közel 0,2—;1S atom%-ra, gallium-^alumíniumifoszfor-oldatban pedig megközelítően 0,2—4 atom%-ra állítjuk be. Az alsó határértéket a ternér fázis-diagramból adódó értékek szabják meg. A leírt menynyiségű alumíniumnál kevesebbet nem alkalmazhatunk, a gallium-alumínium-arzenid fázis-5 rendszer tulajdonságai miatt, míg nagyobb mennyiségek alkalmazása esetén alumíniumarzenid vagy alumíniumfoszfid képződésével kell számolnunk. Nagyobb mennyiségek természetesen használhatók akkor, hogyha hasonló 10 vegyületekből egy film kialakítását célozzuk. A kívánt vezetőképességnelk megfelelő típusú epitaxiális film előállítása céljából megfelelő szennyezőanyagot is adagolhatunk. Az alapoldat vagy oldatok komponenseit együttesen a 15 berendezés furataiban helyezzük el. A furatok méretét úgy állítjuk be, hogy az oldat felső szintje kevéssel a furat éle felett legyen, így a komponenseket előzőleg összekeverjük és 3 soron következő hevítés során feloldjuk. Ez-20 után a szubsztrátumot a szubsztrátum-hordozóba behelyezzük és a rendszert nitrogénnel átöblítjük. Nitrogénes átöblítés után előtisztított hidrogént vezetünk be és a hőmérsékletet galliumarzenid jelenléte esetén 1050 C°-ra, 25 galliumfoszfid jelenléte esetén 1150 C°-ra emeljük, megjegyezve azt, hogy a hőmérsékleti maximumokat egyrészt a szubsztrátum esetleges károsodásának bekövetkezése és az ezzel együttjáró arzén vagy foszfor veszteségek határozzák meg. Az eljárás szerint a berendezésben levő 18 mozgató szervet működésbe hozzuk azáltal, hogy a 14 tokot megbillentjük, melynek következményeként a billentés irányába eső 19 vagy 20 szubsztrátumihordozó perem segítségével a furatok egyikében levő alaprétegoldat felületéről az oxidos reveréteget eltávolítjuk és a szubsztrátum lerakodását így oxidmentes tiszta oldatfelületre valósíthatjuk meg. Ezt a .műveletet közelebbről ismertetve feltételezzük pl. azt, hogy a 14 tokot az 1. és 2. ábrákon szemléltetett módon az óramutató járásával egyező irányban megbillentjük, így a 18 mozgató szerv a 15 szubsztrátum-hordozó mentén jobbra lefelé elcsúszik, és elfoglalja a szubsztrátum-hordozó jobboldali élét, ezáltal a ' szubsztrátum-hordozót is jobbra elmozgatja, így a 31 szubsztrátum a 17 furatot elfedi. Ilyen helyzet elérése előtt a 20 perem segítségével az oldat felületéről az oxid reveréteget eltávolítjuk. Ezután a kívánt vastagságú epitaxiális film növesztésének megfelelő sebességgel hűtési folyamatot indítunk meg. Az így növesztett, például n-típusú vezetőképességű 32 filmréteget a 3B ábrán szemléltetjük. Az eljárásnak ezen szakasza után ellenkező irányú billentéssel a 55 szubsztrátum hordozót ellenkező irányban elmozgatjuk, és így a szubsztrátumot az alapréteg-oldat oxidmentes tiszta felületére rétegezhetjük, amikoris az alapréteg-oldat különböző koncentrációjú lehet, vagy különböző szennye-60 zőanyagokat tartalmazhat. Az utóbbi művelet segítségével például p-típusú vezetőképességű 33 filmet alakíthatunk ki a 3C ábrával egyezően. 'A teljes műveletsorozat végeredményben 65 lehetővé teszi a fenti típusnak megfelelő p—n 2