[发明专利]气相外延工艺中的掺杂方法及其装置

权利要求书

1.一种气相外延工艺中的掺杂方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供含有卤素元素的气体和由III族金属与掺杂元素构成的混合物；

加热III族金属与掺杂元素构成的混合物；

将含有卤素元素的气体通过加热后的混合物表面，以生成混有III族金属元素卤化物与掺杂元素卤化物的混合气体；

将所述混合气体通入反应室，进行III-V族半导体材料的外延生长。

2.根据权利要求1所述的气相外延工艺中的掺杂方法，其特征在于，所述III族金属元素选自于Ga、Al和In中的一种或多种，所述掺杂元素选自于硅、铁、镁和碳中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的气相外延工艺中的掺杂方法，其特征在于，所述由III族金属与掺杂元素构成的混合物中，所有掺杂元素的质量之和不大于混合物总质量的1％。

4.根据权利要求1所述的气相外延工艺中的掺杂方法，其特征在于，所述含有卤素元素的气体为氯化氢。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的气相外延工艺中的掺杂方法，其特征在于，进一步包括如下步骤：

将混合物加热到目标温度后进行保温，此步骤于将含有卤族元素的气体通过加热后的混合物表面的步骤之前实施。

6.根据权利要求5所述的气相外延工艺中的掺杂方法，其特征在于，所述保温时间不小于10分钟。

7.一种气相外延装置，包括：

氯化氢气体源，用于提供外延反应所需的含有卤素元素的气体；

外延反应腔体，用于放置外延衬底并进行外延反应；以及

反应舟，所述反应舟的进气端与含有卤素元素的气体源连通，排气端与外延反应腔体连通，从含有卤素元素的气体源释放出的气体经由反应舟流入外延反应腔体，参与外延生长；

其特征在于，所述反应舟中放置有III族金属与掺杂元素构成的混合物。

8.根据权利要求7所述的气相外延装置，其特征在于，所述III族金属元素选自于Ga、Al和In中的一种或多种，所述掺杂元素选自于硅、铁、镁和碳中的一种或多种。

9.根据权利要求8所述的气相外延装置，其特征在于，所述含有卤素元素的气体为氯化氢。

10.根据权利要求8或9所述的气相外延装置，其特征在于，所述放置于反应舟中的由III族金属与掺杂元素构成的混合物中，所有掺杂元素的质量之和不大于混合物总质量的1％。

11.一种气相外延工艺中的掺杂方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供含有卤素元素的气体，以及分开放置的III族金属元素固形物和掺杂元素固形物；

加热III族金属元素固形物与掺杂元素固形物；

将含有卤素元素的气体分成两路，分别通过加热后III族金属元素固形物和掺杂元素固形物的表面；

将混有III族金属元素卤化物的气体与混有掺杂元素卤化物的气体通入反应室，进行III-V族半导体材料的外延生长。

12.根据权利要求11所述的气相外延工艺中的掺杂方法，其特征在于，通过控制掺杂元素固形物暴露于卤素元素的气体中的表面积来控制掺杂的水平。

13.根据权利要求11所述的气相外延工艺中的掺杂方法，其特征在于，通过控制卤素元素的浓度来控制掺杂的水平。

14.根据权利要求11所述的气相外延工艺中的掺杂方法，其特征在于，加热掺杂元素固形物所达到的温度为300-900℃。

15.一种气相外延装置，包括：

含有卤素元素的气体源，用于提供外延反应所需的氯化氢气体；

外延反应腔体，用于放置外延衬底并进行外延反应；以及

两个反应舟，所述两个反应舟中的每一个反应舟的进气端都与含有卤素元素的气体源连通，排气端都与外延反应腔体连通，从含有卤素元素的气体源释放出的气体分成两路分别进入两个反应舟中，并进一步通过反应舟流入外延反应腔体，参与外延生长；

其特征在于，所述两个反应舟中的一个放置有III族金属元素固形物，另一个放置有掺杂元素固形物。

16.根据权利要求15所述的气相外延装置，其特征在于，所述两个反应舟都具有加热装置，且两个加热装置的温度控制单元相互独立工作。