（精）第七章 三五族化合物半导体.ppt

砷化镓气相外延 CLVPE生长GaAs Ga/AsCl3/H2体系 HVPE生长GaAs Ga/HCl/AsH3/H2体系 砷化镓气相外延 CLVPE生长GaAs 反应过程 CLVPE生长GaAs ?工艺过程 源组分稳定性对外延层质量的影响 Ga源的饱和过程： 未饱和→饱和→低温处成核（硬壳）→向高温区扩展→全壳 实践表明：VPE生长时，表面保持全壳,外延 层质量好（固体GaAs作镓源使源区气相组成 较稳定，但固体GaAs源纯度差） ?保持完整的全壳，要保持气相As分压大于等于三相平 衡的As分压以及温度的稳定。 CLVPE生长GaAs 影响生长速度的因素 衬底温度、衬底晶向、AsCl3分压、气体流速、反应室压力及所用载气种类等多种因素有关 CLVPE外延生长其他化合物 用In+PCl3+H2体系可以生长InP外延层 用Ga+PCl3+H2体系可以生长GaP外延层 由于AlCl3易与石英反应管发生反应，故不宜用CLVPE生长AlGaAs固溶体外延材料 CLVPE生长优点：设备简单，可以沉积出高纯 外延材料 缺点：由于GaCl是在源区由化学反应生成 的，其分压重现性较差 HVPE HVPE生长GaAs 体系：Ga-HCl-AsH3-H2 主要反应 优点：Ga（GaCl）和As4（AsH3 ）的输入量可以分别控制，并且AsH3的输入可以在Ga源的下游，因此不存在Ga源饱和的问题，所以Ga源稳定 CLVPE、HVPE生长GaAs中Si沾污 H2+HCl+SiO2 SiHCl+H2 基本原理 RnM+XHn→MX+nRH 或 RnM+XR’n→MX+n(R-R’n) R、R’为烷基，M为II、III族元素；X为V、 VI族元素 MOVPE设备 气体处理系统（源供给系统、气体输运和流 量控制系统） 反应室（反应室加热及温度控制系统） 尾气处理 安全防护及毒气报警系统 控制系统 根据生长外延层的组分、厚度、结构精确控 制其气体浓度、送入时间、顺序、总气体流 速以及衬底温度等 MOVPE生长GaAs工艺过程 1.装衬底，调整好源温度、设定好流量 2.抽真空，充H2，对于LPMOVPE，调整好反应 室压力 3.升温至300℃，通AsH3，形成As气氛，防止 GaAs衬底受热分解 4.升温至外延生长温度（600℃）通TMG外延 生长 5.生长结束停TMG降温至300 ℃，再停AsH3 影响GaAs外延层性质的因素 1常压MOVPE ASH3/TMG对导电类型和载流子浓度的影响 ASH3/TMG20 P型； ASH3/TMG30 N型且比值大于30时表 面好，小于10～15时，表面粗糙 外延层厚度对迁移率的影响 h增加，U77k增大，h=25～30um达到极大后略下降 总杂质浓度和生长温度的关系 750→600℃，T↑，n↓但低于600 ℃，表面粗糙 源纯度对迁移率的影响 在超真空（10-6~10-9Pa）容器内蒸发金属，获得金属分子束，并使之碰撞在基片上进行外延生长。 优点：生长真空度高、温度低和生长速度小。 不足之处：成本昂贵且不适用于同时多个衬底生长。 用途：（1）制备超晶格结构； （2）生长具有多层结构的薄膜外延层---各种异质结。 特点: (a)它是个超高真空的物理淀积过程，不考虑化学反应和质 量传输，膜的组份和杂质浓度因源而调整；(b)它的温度最低，有效控制自掺杂和衬底热分解 (c) 测试设备先进，生长速度严格控制，低达每分钟几十纳米。 分子束外延法(MBE－Molecular Beam Epitaxy) 化学束外延CBE 用气态源代替固态源进行MBE生长，即所谓的气态源MBE，称为化学束外延生长 （Chemical Beam Epitaxy，CBE） 作业七 写出下列缩写的中文全称 CVD，PVD，VPE，SOS ，SOI ，MOCVD，MBE，LPE，CBE，ALE ，MLE 名词解释 气相外延 液相外延 金属有机物气相沉积 分子束外延 化学束外延 蒸发 溅射