[发明专利]一种提高MOCVD生长GaAs本征掺杂均匀性的方法

说明书

本发明公开了一种提高MOCVD生长GaAs本征掺杂均匀性的方法，属于半导体材料生长领域，该方法包括：在低Ⅴ/Ⅲ比情况下，用MOCVD生长的本征掺杂GaAs时，会对GaAs形成C掺杂，当外圈C掺杂浓度低于内圈时，通过增大流经MOCVD反应腔内喷淋头的第三进气孔043载气流量，使得外圈的V族源浓度相对内圈降低，从而使得外圈的掺杂浓度相对内圈升高，提高内外圈掺杂均匀性。当外圈C掺杂浓度高于内圈时，通过减小流经MOCVD反应腔内喷淋头的第三进气孔043的载气流量，使得外圈的V族源浓度相对内圈升高，从而使得外圈的掺杂浓度相对内圈降低，提高内外圈掺杂均匀性，通过本发明提供方法，可以解决MOCVD生长GaAs本征掺杂的内外圈掺杂不均匀问题，提升片内该膜层的掺杂均匀性。

技术领域

本发明属于半导体材料生长领域，具体涉及一种提高MOCVD生长GaAs本征掺杂均匀性的方法。

背景技术

GaAs材料的P型掺杂剂通常有Zn和Be，但是这两者在GaAs中的扩散系数较大，当生长陡峭界面时，Zn和Be容易扩散入相邻层的材料而很难满足要求，C因为在GaAs中较低的扩散系数和较高的固溶度而广泛应用。

在MOCVD生长掺杂C的GaAs材料时，通常有外部掺杂和本征掺杂两种方式，外部掺杂剂通常为CCl4和CBr4，CCl4和CBr4在掺杂时，因GaCl3和GaBr3为气态，会在材料内形成Ga空位，较多的Ga空位GaAs材料对某些器件应用带来负面影响，本征掺杂通常在较低的V/III比条件下，因为V/III比较低，有机源的烃基中的C会在材料中替代As，形成C掺杂，这种掺杂方式形成的材料内Ga空位较少，在某些器件中得到应用。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种提高MOCVD生长GaAs本征掺杂均匀性的方法。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种提高MOCVD生长GaAs本征掺杂均匀性的方法，其特征在于：提供一反应腔，反应腔内部存在平行且中心重合的第一圆形基板和第二圆形基板，第一圆形基板的中心区域有一组圆柱状喷淋头，喷淋头由靠近所述的第一圆形基板的第一进气孔、靠近第二圆形基板的第三进气孔和第一进气孔与第三进气孔之间的第二进气孔组成，在第二圆形基板表面与喷淋头在第二圆形基板表面的垂直投影区域无交叠的区域，装置有与第二圆形基板位置相对固定的第三圆形基板，将基片放在第三圆形基板上，并通过对第三圆形基板加热使得基片升温至生长温度，第二圆形基板和第三圆形基板分别绕各自中心自转，经由第一进气孔通入载气，经由第二进气孔通入载气及含有TMGa的气体，经由第三进气孔通入载气及AsH3，AsH3与TMGa在基片表面水平流过，并在基片表面生成含有C杂质的GaAs薄膜，未反应的气体及反应副产物经由排气孔排出，在经由第三进气孔的AsH3摩尔流量与所述的经由第二进气孔进入的TMGa摩尔流量的比值大于等于0.5且小于等于2的条件下，当外圈C掺杂浓度低于内圈时，增大流经MOCVD反应腔内喷淋头的第三进气孔载气流量，使得外圈的AsH3浓度相对内圈降低，从而使得外圈的C掺杂浓度相对内圈升高，调整内外圈掺杂均匀性。当外圈C掺杂浓度高于内圈时，通过减小流经MOCVD反应腔内喷淋头的第三进气孔的载气流量，使得外圈的AsH3浓度相对内圈升高，从而使得外圈的C掺杂浓度相对内圈降低，调整内外圈掺杂均匀性。

优选的，所述的载气为氢气或者氮气；

优选的，所述的生长温度介于400℃-600℃。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：本方的方法简单有效，而尚未见到公开的优化MOCVD生长GaAs本征掺杂均匀性的相关方法。

附图说明

图1为本发明涉及的装置示意图。

图2为本发明方法优化前制备的整片6寸自掺杂GaAs外延薄膜中心区域的XRD测试失配结果。

图3为本发明方法优化前制备的整片6寸自掺杂GaAs外延薄膜中心到边沿1/2半径区域的XRD测试失配结果。

图4为本发明方法优化前制备的整片6寸自掺杂GaAs外延薄膜距离圆片边沿5mm区域的XRD测试失配结果。