Модели процессов тепломассопереноса при эпитаксии полупроводниковых слоев из газовой фазы

Актуальность и цели. Газофазная эпитаксия в проточной системе с использованием металлоорганических соединений и гидридов (МОСVD - Меtаlоrgаniс Сhеmiсаl Vароr Dероsitiоn) активно исследуется в связи с возможностью получения наноразмерных гетероструктур полупроводниковых материалов А$^{3}$B$^{5}$ и A$^{2}$B$^{6}$ - перспективных материалов электронной техники. Одним из факторов дальнейшего развития и эффективного научного и промышленного использования газофазной эпитаксии является построение и совершенствование аналитических моделей физических процессов, протекающих в зоне осаждения полупроводниковых слоев. Целью данной работы являлось построение моделей процессов массо- и теплопереноса для МОСVD эпитаксии. Материалы и методы. Предложена аналитическая методика расчета поля скоростей потока газовой смеси, распределений концентрации ростового компонента и температурных полей в зоне осаждения полупроводниковых слоев при эпитаксии из газовой фазы с использованием вертикальной реакционной камеры с вращающимся дисковым подложкодержателем. Для решения соответствующих уравнений конвективной диффузии, Навье - Стокса и теплопроводности применен итерационный метод осреднения функциональных поправок. Результаты. Представлены результаты анализа концентрационных и температурных полей в условиях атмосферного и пониженного ( 10$^{4}$ Pa) давления в реакционной камере, полученные на основе предложенных теоретических моделей. Результаты расчетов достаточно хорошо согласуются с экспериментальными данными. Выводы. Получены теоретические и экспериментальные зависимости концентрации ростового компонента от частоты вращения дискового подложкодержателя и коэффициента диффузии в газовой фазе, а также распределения температурных полей по диаметру диска и при удалении от его центра. Представленные результаты и методики расчетов могут быть использованы для оптимизации технологических процессов MOCVD эпитаксии.