Ви є тут

Керування умовами гетероепітаксійного росту з рідкої фази у неізоперіодній системі GaSb/InAs

Автор: 
Баганов Євген Олександрович
Тип роботи: 
Дис. канд. наук
Рік: 
2007
Артикул:
0407U000879
129 грн
Додати в кошик

Вміст

РОЗДІЛ 2
ОБЛАДНАННЯ, МЕТОДИКИ ВИГОТОВЛЕННЯ І ДОСЛІДЖЕННЯ ЕПІТАКСІЙНИХ СТРУКТУР

У цьому розділі наводяться стислі описи технологічного та вимірювального обладнання, наявні та розроблені конструкції касет, що використовувалися для вирощування епітаксійних шарів, описані характеристики підкладок та матеріалів і режими передепітаксійної обробки, розроблені та застосовані методики виготовлення епітаксійних структур. Наведено методики та обладнання, що використовувались при дослідженні експериментальних зразків. Також обґрунтовано та розкрито основні підходи, методи та засоби, що використовувалися при математичному моделюванні.

2.1. Обладнання, технологічна оснастка і вихідні матеріали, що були використані при виготовленні структур
Вирощування здійснювалося на установці для рідкофазної епітаксії типу "Вега" з горизонтальним розташуванням реактора. Основними її елементами є: трисекційна піч з тепловою трубою, високоточний регулятор температури БПРТ-2, система газорозподілення та установка для фінішної очистки гідрогену УОВ-1,5 (точка роси за паспортом -70 ?С). Витрати гідрогену для створення газового технологічного середовища у реакторі контролювалися ротаметром РМ-А-0.063Г УЗ. Керування витратами газу для охолодження підкладки здійснювалося за допомогою датчика витрат газу ДРГ-5 та вентилю, регулюючий елемент якого являє собою плунжер з канавкою змінного перетину. Температури у реакторі контролювалися за допомогою термопари хромель-алюмель. Вимірювання ЕРС термопар здійснювалось цифровим універсальним вольтметром В7-21А.
При використанні методу ІОНРР у трисекційну піч 1 поміщався реактор 2, що має вигляд кварцової ампули з внутрішнім діаметром 55 мм, з запірним пристроєм 3 (рис. 2.1). Запірний пристрій має вхідний та вихідний отвори 4, 5 для створення у реакторі середовища очищеного гідрогену. Також він має отвори, що герметично ущільнюються ущільнюючими гвинтами 6, в які вводилися термопарна трубка 7, яка додатково фіксує у реакторі нерухому частину касети 13, термопарна трубка 8, яка водночас виконує функцію маніпулятора ТП 12, що на ній закріплювався, кварцовий стрижень 9, що фіксує положення нерухомої частини касети відносно реактора, кварцовий стрижень 10 - маніпулятор слайдера касети 14. За допомогою маніпулятора 8 ТП може пересуватися між основною та додатковою піччю 16, що мають температури Тf та TА0 відповідно (Тf > TА0 ). Піч 16 керується окремим регулятором і має нерівномірну температурну полку з відомим просторовим розподілом температури.
Рис. 2.1. Схема розташування елементів технологічної оснастки при використанні метода ІОНРР: 1 - трисекційна піч; 2 - кварцовий реактор; 3 - запірний пристрій; 4 - отвір подачі гідрогену у реактор; 5 - отвір відводу гідрогену з реактора; 6- гвинт, що ущільнює; 7 - кварцова термопарна трубка, фіксатор касети; 8 - кварцова термопарна трубка, маніпулятор ТП; 9 - кварцовий упор - фіксатор касети; 10 - кварцова термопарна трубка, маніпулятор слайдером касети; 11 - кварцова термопарна трубка, маніпулятор слайдера заповнення ростових комірок; 12 - ТП; 13 - нерухома частина касети; 14 - слайдер переміщення підкладки; 15 - слайдер заповнення ростових комірок; 16 - додаткова піч.
Для вирощування епітаксійних шарів методом ІОНРР використовувалась касета зсувного (слайдерного) типу, яка дозволяє здійснювати механічну декантацію розчину розплаву з поверхні підкладки. Конструкція касети наведена на рис. 2.2.

Рис. 2.2. Схема касети для вирощування методом ІОНРР:
1 - контейнери для гомогенізації; 2 - отвори ростових комірок; 3 - слайдер заповнення ростових комірок; 4 - отвори контейнерів для гомогенізації; 5 - ростова комірка; 6 - підкладка; 7 - слайдер переміщення підкладки; 8 - вікно; 9 - ТП; 10 - корпус касети.

Касета містила контейнери для гомогенізації 1, в яких розміщували навіски, причому отвори 2 слайдера заповнення ростових комірок 3 знаходилися у зміщеному стані відносно отворів контейнерів для гомогенізації. Після гомогенізації розчинів-розплавів переміщенням кварцового маніпулятора (рис. 2.1, поз. 11) виконували суміщення отворів слайдера заповнення ростових комірок 3 з отворами контейнерів для гомогенізації 4, внаслідок чого під дією сили тяжіння відбувалося одночасне заповнення розчинами-розплавами ростових комірок 5, де знаходилася підкладка 6. Переміщення підкладки між комірками з розчинами-розплавами здійснювали за допомогою слайдера 7, що сполучений з кварцовим маніпулятором (рис. 2.1, поз. 10). У слайдері над тильною поверхнею підкладки створено вікно 8, яке забезпечує теплообмін між підкладкою і ТП 9. Після проведення кристалізації ТП повертається до зони реактора з температурою ТА0. Операції з розміщення ТП над підкладкою до повертання його у зону реактора з температурою ТА0 становлять один цикл ІОНРР. Видалення розчинів-розплавів з робочої поверхні підкладки здійснювалося у результаті переміщення слайдера між ростовими комірками відносно корпусу касети 10.
Після завершення процесу вирощування епітаксійної структури підкладку переміщували у нейтральне положення (між ростовими комірками), яке забезпечувало відсутність контакту підкладки з розчинами-розплавами.
Касета і теплопоглиначі, виконані у вигляді пластин 1 і 2 мм завтовшки, були виготовлені з графіту марки МПГ- 8.
Для проведення епітаксії при використанні потоку гідрогену для охолодження тильної сторони підкладки [160 - 163] використовувалася трисекційна піч 1, в яку поміщався реактор 2 з запірним пристроєм 3 (рис. 2.3). Запірний пристрій має вхідний та вихідний отвори 4, 5 для створення у реакторі середовища очищеного гідрогену. Також він має отвори, що герметично ущільнюються ущільнюючими гвинтами 6, в які вводилися термопарна трубка 7, яка також фіксує у реакторі нерухому частину касети 11, кварцового стрижня 8, що фіксує положення нерухомої частини касети відносно реактора, кварцову трубку 9, через яку подається у реактор гідроген для охолодження підкладки, кварцовий стрижень 10 - маніпулятор слайд