A method and device for improving the doping efficiency of III nitride materials in HVPE, including the following steps: placing the substrate on the support bracket, transporting the NH3 gas from the ammonia gas pipeline to the substrate surface, and transporting the HCl gas from the metal source pipeline and mixing the doping source gas to the HCl gas in the metal source pipeline. The reaction was carried out at the reaction temperature of 400~1400 C, then the gas was transported to the metal source filled with metal source, and the metal source was reacted at the temperature of 500~1400 C. Finally, the gas was transported to the substrate surface to react with the NH3 gas to carry out the doping growth of the III nitride material. The invention is controllable and efficient and stable, and has simple structure and low cost.
【技术实现步骤摘要】
一种提高HVPE中III-氮化物材料掺杂效率的方法和装置
本专利技术属于半导体材料
,具体地说是一种提高HVPE中III-氮化物材料掺杂效率的方法和装置。
技术介绍
由于以GaN基半导体材料为代表的III-氮化物是直接带隙(带隙宽度为0.7-6.2eV)并涵盖了紫外、可见光和红外;同时其还具有击穿电压高、电子饱和漂移速率大、热导率高和化学性质稳定等优良物理特性,因此GaN基半导体材料在光电子、光伏以及微电子功率器件等领域有着非常广阔的应用前景,已然成为世界的研究热点。目前HVPE的外延速率可达百微米/小时,是制备GaN体单晶材料的主流技术。根据应用方向的不同,需要对其掺杂而获得N型、P型和半绝缘型等材料。但是对于易分解的掺杂源(如硅烷、SiH3Cl、二茂铁和二茂镁等),因HVPE反应腔结构的问题导致其无法像MOCVD生长系统那样进行正常稳定的掺杂。因为MOCVD喷淋头温度低且其距离衬底很近(一般小于2cm),而HVPE设备由于需要多温区加热,采用的是高腔设计,掺杂源气体需要经过较长的石英管道才能到达衬底表面。而掺杂源气体在石英管道内的输运过程中遇到一定的温度时就会分解,从而严重降低到达衬底表面的实际掺杂源浓度,进而影响晶体中所设计的载流子浓度。以硅烷为例,其超过400℃分解后形成的Si单质会沉积在石英管内壁,且其自催化效应又会进一步加剧硅烷的分解,从而造成随着生长的进行其载流子浓度越来越低。有研究小组采用高温下比较稳定的SiH2Cl2进行N型掺杂,但是其在重掺阶段会降低晶体的生长速率。采用合金的方式也可以进行掺杂,但是合金源的成本太高。在HVPE中将 ...
【技术保护点】
一种提高HVPE中III‑氮化物材料掺杂效率的方法,包括以下步骤:HCl气体从金属源输送管路输送,同时往金属源输送管路中输入掺杂源气体与HCl气体混合并在400~1400℃的反应温度下进行反应,然后再将气体输送到填充有金属源的金属源舟中,与金属源在500~1400℃的反应温度下反应,最后将气体输送到衬底表面与NH3 气体反应进行III‑氮化物材料的掺杂生长。
【技术特征摘要】
1.一种提高HVPE中III-氮化物材料掺杂效率的方法,包括以下步骤:HCl气体从金属源输送管路输送,同时往金属源输送管路中输入掺杂源气体与HCl气体混合并在400~1400℃的反应温度下进行反应,然后再将气体输送到填充有金属源的金属源舟中,与金属源在500~1400℃的反应温度下反应,最后将气体输送到衬底表面与NH3气体反应进行III-氮化物材料的掺杂生长。2.根据权利要求1所述的提高HVPE中III-氮化物材料掺杂效率的方法,其特征在于,所述金属源是单质金属Ga、Al或In,或者混合金属源,所述的衬底放置在支撑托上,NH3从氨气输送管路输送至衬底表面。3.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员:熊欢,何进密,刘南柳,汪青,张远浩,
申请(专利权)人:东莞市中镓半导体科技有限公司,
类型:发明
国别省市:广东,44
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