Метод рідинної епітаксії за своєю суттю нічим не відрізняється від методу вирощування обємних монокристалів з розчинів, який вже докладно розглядалося (див гл 6) Основною перевагою методу рідинної епітаксії є те, що зростання епітаксіальної плівки відбувається при температурах нижчих, ніж температура плавлення вихідної речовини Розберемо докладніше цей метод вирощування епітаксійних плівок на прикладі системи Ge-In Для цього розглянемо діаграму стану системи Ge-In з боку In Температура плавлення індію значно нижче, ніж у Ge (рис 96), тому він і використовується як розчинник З діаграми випливає, що, змінюючи процентний вміст індію в сплаві Ge-In відповідно до лінії ліквідусу, можна міняти температуру кристалізації сплаву При охолодженні рідкої фази вздовж лінії 1 при температурі 400 ◦ C (точка перетину з лінією ліквідусу) розчин переходить в пересичених

Рис 96 Діаграма стану системи Ge-In

стан і з нього починає виділятися тверда фаза, склад якої, згідно фазової діаграмі, буде відповідати чистому Ge, а склад рідкої фази визначатиметься по точці перетину Коноді з лінією ліквідусу, тобто буде містити 92% In і 8% Ge У міру подальшого охолодження склади твердої і рідкої фаз будуть змінюватися по лініях солідуса і ликвидуса (при рівноважному охолодженні) відповідно, а їх кількість буде визначатися правилом важеля

Практично метод рідинної епітаксії реалізується наступним чином (рис 97) Підкладка Ge n-Типу з орієнтацією <111> закріплюється у верхній частині похилого графітового тигля, в нижній частині якого знаходиться розчин Ge в In Після досягнення температури 520 ◦ C нагрів тигля припиняється (Розчин знаходиться в перегрітому стані) і його нахиляють так, щоб розчин покрив підкладку Далі починається повільне охолодження тигля, в процесі якого підкладка Ge встигає частково розчинитися (≈ 8 мкм) до встановлення рівноважної концентрації Ge в розчині при цьому ліквідуються поверхневі порушення підкладки Потім при фіксованій температурі відбувається епітаксіальне нарощування Ge на підкладці з утворенням плівки товщиною ≈ 25 мкм Після осадження при температурі 350 ◦ C тигель повертають у вихідне положення, витягають з печі і залишок In видаляють з поверхні кристала При необхідності легування домішка додають в розчин з урахуванням її коефіцієнта поділу в умовах

Рис 97 Схема установки для вирощування епітаксійних плівок Ge методом рідинної епітаксії: 1 – Герметична камера 2 – Нагрівач 3 – Тигель 4 – Розплав 5 – Розчиняється речовини 6 – Тримач 7 – Підкладка

зростання плівки В якості підкладки для Ge оптимальними матеріалами служать сам Ge і GaAs, який перебуває з ним в одному ізоелектронних ряду і має дуже близький параметр кристалічної решітки

Широке поширення для вирощування плівок допомогою рідинної епітаксії отримав метод рухомого розчинника (див гл 6) Для вирощування епітаксійних плівок, наприклад, GaAs (система Ga-As, Ga – розчинник) використовуються наступні ростові умови: температура тигля ≈ 900 ◦ C, а градієнт температури вздовж осі зростаючої плівки ΔT ≈ 15-2 град / мм

Метод рідинної епітаксії (вирощування з розчину) може використовуватися і для отримання сверхрешеточних структур [45] Зростання шару досягається охолодженням рідкої фази, що контактує з підкладкою, нижче температури насичення Сам епітаксіальний процес складається з ряду ростових операцій, в кожній з яких використовуються різні розчини, склад яких підбирається з метою забезпечити зростання необхідних шарів у сверхрешетке Операції зростання чергуються з операціями перенесення підкладки між різними рідкими фазами, використовуваними для вирощування сверхрешетки

Джерело: І А Случинський, Основи матеріалознавства і технології напівпровідників, Москва – 2002