Эпитаксия из жидкой фазы

Эпитаксия из жидкой фазы

Сущность метода эпитаксиального выращивания из растворов (жидкостная эпитаксия) заключается в следующем:

1. при определенной температуре в металлическом растворителе растворяют некоторое количество вещества, подлежащего осаждению, до получения насыщенного раствора-расплава;

2. полученный раствор-расплав вводят в соприкосновение с подложкой;

3. каким-либо способом (снижением температуры, испарением растворителя и т.п.) в  растворе-расплаве создают пересыщение, в результате которого из раствора на поверхность подложки выпадает (высаживается) растворенное вещество.

Метод выращивания эпитаксиальных слоев из раствора-расплава чаще всего используется применительно к полупроводникам типа A^IIIB^V. В качестве растворителей при этом используют обычно элементы третьей группы, имеющие малую температуру плавления (Ga, In, Pb, Sn). Рассмотрим процесс получения эпитаксиальных пленок GaAs осаждением из раствора-расплава GaAs в Ga. Схема установлен и кривая  температурного режима приведена на рисунке

Рис. Схема установки для эпитаксиального наращивания жидкостным методом (а) и кривая температурного режима (б).

На Рис обозначено:

t₁ – момент выключения нагрева печи и заливки раствора-расплава на подложки (печь переводится в горизонтальное положение);

t₂ – момент слива раствора-расплава с подложки (эпитаксиальная пленка требуемой толщины получена и печь переводится опять в наклонное положение).

В наклонной кварцевой трубе 1 размещена графитовая лодочка 2, содержащая подложку 3, удерживаемую в верхнем положении держателем 4, и раствор арсенида галлия 5 в металлическом галлии. После включения печи 6 смесь GaAs и Ga расплавляется и происходит очистка подложки от окисной пленки восстановлением в потоке водорода. В момент времени t₁ печь выключатся и подложка приводится в соприкосновение с раствором-расплавом. Если в этот момент раствор-расплав не является насыщенным, то подложка несколько подтравливается (очистка поверхности). При понижении температуры раствор-расплав становится пересыщенным и из него начинает высаживаться на подложку растворенный арсенид  галлия (GaAs). Величина перенасыщения и соответственно скорость роста пленки регулируются скоростью охлаждения раствора. Особенностью наращивания по этому методу является протекание роста при переменных условиях: изменяются температура, состав жидкостной фазы и скорость кристаллизации.