砷化镓外延层的制备方法及结构技术

本发明专利技术提供一种砷化镓外延层的制备方法及结构。该方法包括：在As束流的保护下，将GaAs衬底的温度设置为第一预设温度，打开Ga束流，在GaAs衬底上生长GaAs缓冲层；打开P型掺杂源束流，在GaAs缓冲层上生长P型体掺杂GaAs外延层；关断Ga束流，在P型体掺杂GaAs外延层上生长P型平面掺杂层；重复执行“打开Ga束流，在当前P型平面掺杂层上生长新的P型体掺杂GaAs外延层”步骤，以及“关断Ga束流，在当前P型体掺杂GaAs外延层上生长新的P型平面掺杂层”步骤，直到P型体掺杂GaAs外延层的层数达到预设层数时，关断Ga束流和P型掺杂源束流，得到砷化镓外延层结构。本发明专利技术能够提高砷化镓P型掺杂浓度。本发明专利技术能够提高砷化镓P型掺杂浓度。本发明专利技术能够提高砷化镓P型掺杂浓度。

【技术实现步骤摘要】
砷化镓外延层的制备方法及结构


[0001]本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种砷化镓外延层的制备方法及结构。

技术介绍

[0002]随着太阳能电池的迅速发展，砷化镓(GaAs)及其相关的III
‑
V化合物多结级联电池受到广泛研究。多结级联太阳能电池依靠各子电池吸收与其带隙相匹配的太阳光谱，能有效提高光电转换效率。为了克服相邻子电池之间的反向势垒，通常在子电池之间加入GaAs基隧道结，以实现电流的流通。
[0003]在GaAs基隧道结的设计中，P型掺杂浓度在10
19
～10
20
数量级。通过增加P型掺杂浓度，可以增加隧道峰值电流，提高隧道结的性能。实际应用中，通常通过在GaAs衬底上生长外延层，来提高砷化镓P型掺杂浓度，然而受掺杂设备的硬件限制，现有的砷化镓P型掺杂浓度只能达到10
19
数量级，无法进一步提升掺杂浓度。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供了一种砷化镓外延层的制备方法及结构，以解决现有技术中无法进一步提升砷化镓P型掺杂浓度的问题。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供了一种砷化镓外延层的制备方法，包括：
[0006]在As束流的保护下，将GaAs衬底的温度设置为第一预设温度，并打开Ga束流，在所述GaAs衬底上生长GaAs缓冲层；
[0007]打开P型掺杂源束流，在所述GaAs缓冲层上生长P型体掺杂GaAs外延层；
[0008]关断所述Ga束流，在所述P型体掺杂GaAs外延层上生长P型平面掺杂层；
[0009]重复执行“打开Ga束流，在当前P型平面掺杂层上生长新的P型体掺杂GaAs外延层”步骤，以及“关断所述Ga束流，在当前P型体掺杂GaAs外延层上生长新的P型平面掺杂层”步骤，直到P型体掺杂GaAs外延层的层数达到预设层数时，关断所述Ga束流和所述P型掺杂源束流，得到砷化镓外延层结构；所述砷化镓外延层结构的顶层为P型体掺杂GaAs外延层。
[0010]在一种可能的实现方式中，在所述在As束流的保护下，将GaAs衬底的温度设置为第一预设温度，并打开Ga束流，在所述GaAs衬底上生长GaAs缓冲层之前，还包括：
[0011]对所述GaAs衬底进行清洁处理，并通过加热去除所述GaAs衬底中的水汽及表面吸附分子；
[0012]在As束流的保护下，将所述GaAs衬底继续加热至第二预设温度，以脱去所述GaAs衬底表面的氧化层。
[0013]在一种可能的实现方式中，所述第一预设温度为650℃～700℃之间的任一温度值；
[0014]所述第二预设温度为700℃～750℃之间的任一温度值。
[0015]在一种可能的实现方式中，所述P型掺杂源束流包括：C束流或者Be束流；
[0016]所述P型体掺杂GaAs外延层包括：C体掺杂GaAs外延层或者Be体掺杂GaAs外延层；
[0017]所述P型平面掺杂层包括：C平面掺杂层或者Be平面掺杂层。
[0018]在一种可能的实现方式中，所述GaAs衬底的尺寸范围为2吋～6吋；
[0019]所述GaAs缓冲层的厚度范围为10～200nm。
[0020]在一种可能的实现方式中，所述P型体掺杂GaAs外延层的厚度范围为5nm～50nm；
[0021]所述P型体掺杂GaAs外延层的掺杂浓度范围为1E19cm
‑3～3E19cm
‑3。
[0022]在一种可能的实现方式中，所述在所述P型体掺杂GaAs外延层上生长P型平面掺杂层，包括：
[0023]在预设时间内，在所述P型体掺杂GaAs外延层上生长P型平面掺杂层；所述预设时间小于或等于60s。
[0024]在一种可能的实现方式中，所述GaAs缓冲层和所述P型体掺杂GaAs外延层的生长速率均为1000nm/h。
[0025]在一种可能的实现方式中，所述预设层数的范围为2～21。
[0026]第二方面，本专利技术实施例提供了一种砷化镓外延层结构，包括：
[0027]GaAs衬底；
[0028]生长在所述GaAs衬底上表面的GaAs缓冲层；
[0029]生长在所述GaAs缓冲层上表面的循环外延层；所述循环外延层包含至少一个复合外延层，每个复合外延层均包含一个P型体掺杂GaAs外延层以及生长在所述P型体掺杂GaAs外延层的上表面的P型平面掺杂层；
[0030]生长在所述循环外延层上表面的P型体掺杂GaAs外延层。
[0031]本专利技术实施例提供一种砷化镓外延层的制备方法及结构，通过在As束流的保护下，将GaAs衬底的温度设置为第一预设温度，并打开Ga束流，在GaAs衬底上生长GaAs缓冲层；打开P型掺杂源束流，在GaAs缓冲层上生长P型体掺杂GaAs外延层；关断Ga束流，在P型体掺杂GaAs外延层上生长P型平面掺杂层；重复执行“打开Ga束流，在当前P型平面掺杂层上生长新的P型体掺杂GaAs外延层”步骤，以及“关断Ga束流，在当前P型体掺杂GaAs外延层上生长新的P型平面掺杂层”步骤，直到P型体掺杂GaAs外延层的层数达到预设层数时，关断Ga束流和P型掺杂源束流，得到砷化镓外延层结构；砷化镓外延层结构的顶层为P型体掺杂GaAs外延层。通过周期性生长P型体掺杂GaAs外延层和P型平面掺杂层，使得每两个P型体掺杂GaAs外延层之间设置一个P型平面掺杂层。每个P型平面掺杂层中的P型掺杂源分别扩散至与其相邻的两个P型体掺杂GaAs外延层上，从而提高每一个P型体掺杂GaAs外延层上的掺杂浓度，进而提高砷化镓外延层结构的P型掺杂浓度。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0033]图1是本专利技术一实施例提供的砷化镓外延层的制备方法的实现流程图；
[0034]图2是本专利技术另一实施例提供的砷化镓外延层的制备方法的实现流程图；
[0035]图3是本专利技术实施例提供的砷化镓外延层结构的结构示意图。
具体实施方式
[0036]为了使本
的人员更好地理解本方案，下面将结合本方案实施例中的附图，对本方案实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本方案一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本方案中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本方案保护的范围。
[0037]本方案的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及其他任何变形，是指“包括但不限于”，意图在于覆盖不排他的包含，并不仅限于文中列举的示例。此外，术语“第一”和“第二”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。
[0038]现有技术中，实现外延生长本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种砷化镓外延层的制备方法，其特征在于，包括：在As束流的保护下，将GaAs衬底的温度设置为第一预设温度，并打开Ga束流，在所述GaAs衬底上生长GaAs缓冲层；打开P型掺杂源束流，在所述GaAs缓冲层上生长P型体掺杂GaAs外延层；关断所述Ga束流，在所述P型体掺杂GaAs外延层上生长P型平面掺杂层；重复执行“打开Ga束流，在当前P型平面掺杂层上生长新的P型体掺杂GaAs外延层”步骤，以及“关断所述Ga束流，在当前P型体掺杂GaAs外延层上生长新的P型平面掺杂层”步骤，直到P型体掺杂GaAs外延层的层数达到预设层数时，关断所述Ga束流和所述P型掺杂源束流，得到砷化镓外延层结构；所述砷化镓外延层结构的顶层为P型体掺杂GaAs外延层。2.根据权利要求1所述的砷化镓外延层的制备方法，其特征在于，在所述在As束流的保护下，将GaAs衬底的温度设置为第一预设温度，并打开Ga束流，在所述GaAs衬底上生长GaAs缓冲层之前，还包括：对所述GaAs衬底进行清洁处理，并通过加热去除所述GaAs衬底中的水汽及表面吸附分子；在As束流的保护下，将所述GaAs衬底继续加热至第二预设温度，以脱去所述GaAs衬底表面的氧化层。3.根据权利要求2所述的砷化镓外延层的制备方法，其特征在于，所述第一预设温度为650℃～700℃之间的任一温度值；所述第二预设温度为700℃～750℃之间的任一温度值。4.根据权利要求1或2所述的砷化镓外延层的制备方法，其特征在于，所述P型掺杂源束流包括：C束流或者Be束流；所述P型体掺杂GaAs外延层包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘兴述，商耀辉，房玉龙，牛晨亮，陈宏泰，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十三研究所，
类型：发明
国别省市：