[其他]多層外延砷化鎵的雙源法和裝置

無效

• 申請號: 86104689
• 申請日: 1986-07-10
• 公開（公告）號: CN86104689A
• 公開（公告）日: 1988-01-27
• 發明（設計）人: 楊韌
• 申請（專利權）人: 楊韌
• 主分類號: H01L21/223
• 分類號: H01L21/223;H01L21/205;C30B31/00
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• 代理人: 暫無信息

本發明屬于氣相化學淀積領域，特別是和多層氣相外延GaAs相關。

Te、Sn擴散系數小，Te又非兩性，它們易于得到陡峭的高遷移率的多層結構。但它們都與Ga生成合金，并在源殼中分凝，因而無論是把它們摻入Ga中或放在Ga源前的任何方法都不穩定。后來R.Sankaran在J.Crystal Growth 50（1980）P859-864上提出的（C₂H₅）₂Te方法，不但費用貴，且有安全問題。本發明的目的，是提供一種經濟實用而產品性能好的多層生長方法。其原理是利用AsCl₃-Ga-H₂系統源區中非平衡HCl的存在，因此可把重摻Te或Sn的GaAs單晶切片作雜源放于鎵源后的腐蝕區內，就被腐蝕而貢獻出摻雜劑，其量與雜源的溫度、面積大小和本身的摻雜濃度相關。它們會有效地沉積于生長的襯底上（見Fumio、Hasegawa等Japan.J.appl.Phys.7（1968）P1342-1347）

附圖說明：

圖1為反應管及其內部結構。它由細的源區和粗的主要為沉積區的兩種園柱狀管組成。源分鎵源（4）和雜源（7）兩部分，中間借助于接于鎵舟上部的托板（5）相連，又以多孔篩板（6）隔開，以防止雜源污染鎵源。鎵盛于一小長方體舟內，取小面積為的是源區中有足夠的非平衡HCl。雜源由面積為1cm×1cm有一定取向的重摻體單晶切片，經機械化學拋光、腐蝕清洗吹干后放入磨好的緊密的凹槽（7）內，一般可放一至兩片，其凹槽位置的選擇見下文。通過反應管外的線圈（2）磁拉拉桿（3）前端封住的鐵芯（1），以調整鎵源和雜源的溫度。尾勾（8）是為將拉桿（3）放入進氣管（17）中和為取出整個源而用。沉積區的襯底托板（9）也磨好凹槽，同樣為防止基片的滑動，它也被線圈（13）、鐵芯（14）、拉桿（10）通過磁拉而前后移動。接于拉桿（10）后端的粗管（12）為防止磁拉時拉桿的轉動，因為很重的鐵芯是封在這個粗管的底部的。下方納污管（11）為一半石英管其外徑比反應管內徑略小，以防其搖動，其上部的凹面為使拉桿移動時始終處于最低處而不離開其徑向位置。納污管頭部位置要適當，以使反應管壁上沒有GaAs沉積，這同時要求外延片的生長必需在沉積區的最前部。其尾端（16）為一外徑與反應管內徑大致密合的短管，其端口研磨到與反應管帽的半球形大致密合，并正對出氣管（20）的接口。兩個密合使通過管（15）進入的逆流保護氣體絕大部分都經納污管排出。標尺（18）、（19）為精確測定鐵芯的位置。圖中襯底托是水平生長的，當然可更換成立式生長的。除鐵芯、線圈、標尺外，其它都用石英制成。

圖2為爐溫分布曲線。爐溫除要求精確控制外，其分布尚有如下要求：

1、源恒溫區的長度（BC）要稍大于鎵源與首片雜源兩相鄰邊界之間的距離，這是為了保證鎵源在恒溫區內拉動時，雜源可調到腐蝕區內任一溫度，以得到較廣泛的摻雜濃度。

2、前端爐口由550℃升到恒溫區850℃前沿的距離（AB）要小于前述的鎵源與雜源間距離，這主要為n⁺⁺層的生長，屆時鎵源可前拉至處于550℃以下其化學反應可忽略的“休息”狀態，而雜源正處于850℃的恒溫區。

3、飽和溫度點（E）前，最好能調制出一小段（DE）梯度小的爐溫曲線，這是為了能作到襯底的微腐蝕。

這些要求可通過爐溫曲線的調制及雜源凹槽位置的調換而實現。

本法適用于由n⁺和n⁺⁺組成的各種多層結構。對雜源要求縱向橫向均勻，沒有雜質條紋，濃度在10¹⁸cm^-3以上。保證生長條件穩定，仍是重復性的基本條件，如氣流流速、爐溫等，尤其是生長溫度，對于摻Te極為重要。在襯底裝入反應管開始生長前，以及長完一層后新層開始生長前，都將襯底拉至微腐蝕區（DE），適當加大流速，同時調整鎵源與雜源的溫度位置，待鎵源重新成殼或氣相組分達到新的平衡狀態后，調回流速，再將襯底拉至生長位置外延生長。為了防止雜源及鎵源的氧化，裝、取襯底最好在手套箱中進行。

本法的顯著優點是：

1、過渡層小，濃度變化陡峭。