[发明专利]在(111)Si上生长的第III-V族材料的受控的n-掺杂的方法

权利要求书

1.一种在分子束外延(MBE)生长工艺中提供可控n-掺杂的方法，所述分子束外延生长工艺包括在(111)Si基底上生长第III-V族材料，其中成核层包括第III-Sb族材料，所述方法包括以下步骤：

生长所述成核层，此后

将连续流动的砷流朝向所述(111)Si基底的生长界面引导，

在包括以下周期的步骤中沉积第III-V族材料：其中在第一步骤中进行所述第III-V族材料的沉积，随后是第二步骤，在所述第二步骤中停止所述第III-V族材料的所述沉积，

根据所述第一步骤和所述第二步骤继续沉积所述第III-V族材料，同时所述砷流继续流动，直到最终材料组成生长，

将所述外延生长工艺的温度保持在300℃至580℃之间的区间内，

其中所沉积的材料被非有意地掺杂有在2E14cm^-3至3.6E16cm^-3的区间内的所得到的p-型掺杂浓度，并且在室温具有≥1.6E3cm²/Vs的迁移率，能够实现用n-掺杂剂的补偿掺杂。

2.根据权利要求1所述的方法，其中补偿n-掺杂剂在所述第一步骤中与所述第III-V族材料同时沉积，产生n-掺杂材料。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述n-掺杂浓度在从16E17cm^-3至3,5E18cm^-3的区间内。

4.根据权利要求2所述的方法，其中所述n-掺杂剂来自包括硅、硫、碲、锡、锗、硒的组。

5.根据权利要求1所述的方法，其中砷流源由固体As源提供，所述固体As源具有在从600℃至900℃的范围内的温控裂化器。

6.根据权利要求4所述的方法，其中来自所述源的砷流浓度是As₄和As₂的混合。

7.根据权利要求5所述的方法，其中在接近600℃的裂化器温度时，As₄的浓度大于As₂的浓度，而在接近900℃的裂化器温度时，As₄的浓度小于As₂的浓度。

8.根据权利要求1所述的方法，其中使用束等效压力(BEP)测量的、在非成核层中的砷流浓度是至少在1.33322E-5毫巴(1,00E-05T)至3.99967E-5毫巴(3E-5T)之间，或者高于3.99967E-5毫巴(3E-5T)。

9.根据权利要求1所述的方法，其中铟是以从1.1原子％至21.4原子％的量被沉积的所述第III-V族材料中的一种。

10.根据权利要求1所述的方法，其中铟是以根据以下量中的一种的量被沉积的所述第III-V族材料中的一种：1.1原子％、1.2原子％、1.4原子％、2.2原子％、2.4原子％、2.6原子％、2.9原子％、3.3原子％、3.9原子％、4.2原子％、4.6原子％、5.6原子％、7.1原子％、8.3原子％、10.0原子％、14.3原子％、16.7原子％或21.4原子％。

11.根据权利要求1所述的方法，其中根据所述第一步骤和所述第二步骤继续沉积所述第III-V族材料被周期性地进行。

12.根据权利要求1所述的方法，其中生长停止的周期以随机化的不规则区间出现。

13.根据权利要求1所述的方法，其中来自所述As源的较高As流浓度能够实现较短的生长停止。

14.根据任一权利要求11-13所述的方法，其中在生长停止的情况下的周期在20秒长至500秒长之间。