【技术实现步骤摘要】
本申请涉及氧化镓外延膜加工，更具体地说，它涉及一种mocvd设备及使用方法和氧化镓外延膜。
技术介绍
1、氧化镓是一种禁带宽度为4.2-5.3ev的直接带隙半导体材料，具有成为110-3000v中低压低损耗功率、10kw级别超高功率电力电子器件制造的关键材料之一。对于器件而言，衬底的载流子浓度是最关键的参数之一，会严重影响器件的功能和稳定性。以氧化镓单晶片为衬底进行同质外延，获得低缺陷、高质量的氧化镓外延膜，是氧化镓器件制备的技术关键所在。同质外延由于避免了衬底和外延层之间的晶格失配、热失配、物性差异等因素的影响，有利于获得更高结晶质量的膜层。
2、目前，氧化镓外延膜的制备方法仍是以金属有机化学气相沉积为主，即以mocvd为主。mocvd是利用惰性气体将有机前驱体通过气体输送系统进入反应室，在加热的衬底表面附近和表面上的各个反应区进行化学反应，致使固体材料沉积在基板上的外延生长方法。目前可供mocvd设备选择的镓源为三甲基镓、三乙基镓，可供mocvd设备选择的掺杂源为四乙氧基硅烷、三甲基铝、三甲基锡、二戊镁、二戊铁，其能够提供硅、铝、锡、镁、铁等掺杂元素。对于硅元素掺杂而言，其前驱体均为有机物质，需要用载气将前驱体蒸汽输送进反应室。在输运过程中，前驱体的蒸发量，特别是掺杂元素的量难以控制，还容易在外延生长过程中掺入c、h等元素，导致氧化镓外延膜的掺杂量不准确且掺杂不均匀的情况时常发生。
技术实现思路
1、为了获得掺杂均匀的氧化镓外延膜，本申请提供一种mocvd设备及使用
2、第一方面，本申请提供一种mocvd设备，采用如下的技术方案：
3、一种mocvd设备，包括设备机台，所述设备机台内设置有反应室，所述设备机台上还设置有与反应室连通的载氧气路、主管路，所述载氧气路上设置有载氧流量计，所述主管路上连通有镓源气路、掺杂源气路，所述镓源气路上设置有镓源流量计，所述掺杂源气路上设置有掺杂源流量计，所述载氧气路通入载氧气体，所述镓源气路通入镓源气体，所述掺杂源气路连通有无机硅源控制系统，所述无机硅源控制系统包括与掺杂源气路连通的外接管路，所述外接管路上连通有无机硅源气路、稀释气路，所述无机硅源气路上设置有无机硅源流量计，所述稀释气路上设置有稀释流量计，所述无机硅源气路通入无机硅源气体，所述稀释气路通入稀释气体。
4、通过采用上述技术方案，在原有设备机台的基础上，于掺杂源气路上外接无机硅源控制系统，无机硅源控制系统中的无机硅源气体、稀释气体能够在外接管路中混合，获得稀释无机硅烷，稀释无机硅烷中含有一定量的硅，然后通过掺杂源气路进入设备机台。之后利用原有设备机台的运行程序，将稀释无机硅烷和镓源气体混合，并形成混合气，且进入反应室，与此同时，混合气和载氧气体于高温的反应室发生化学反应，能够实现无机硅源气体、镓源气体均匀混合和大面积生长，获得具有掺杂硅的氧化镓外延膜，具有工艺简单、易操作、可控性强的优点。而且无机硅源气路、稀释气路的流量能够根据需要进行调节，控制不同的无机硅源气体流量、稀释气体流量，实现稀释无机硅烷中硅含量稳定且可控，进一步获得不同硅掺杂量的氧化镓外延膜，氧化镓外延膜载的流子浓度可以实现3.504×1017-1.026×1020cm-3之间的调控，可用于批量的商业化制备，具有经济价值。
5、本申请的mocvd设备，只需要在设备机台原有的掺杂源气路上外接无机硅源控制系统，无需对mocvd设备进行大改动，具备稳定性好、操控简单、稀释无机硅烷流量稳定、稀释无机硅烷硅含量可调的优点，便于应用。同时，经过试验发现，采用本申请mocvd设备获得的氧化镓外延膜，表面光滑、致密、结晶质量高，掺杂均匀，掺杂量容易控制，载流子浓度稳定，载流子浓度可调，重复性好。
6、可选的，所述外接管路上还连通有泄压气路，所述泄压气路上设置有压力控制计。
7、通过采用上述技术方案，为了防止稀释后的稀释无机硅烷聚集在气路中造成压力过高而对设备机台流量产生影响，因此在外接管路上设置泄压气路，当稀释无机硅烷压力过大时，可以通过泄压气路进行泄压，保障稀释无机硅烷进入设备机台的稳定性。
8、第二方面，本申请提供一种上述所述的mocvd设备的使用方法，采用如下的技术方案：
9、一种上述所述的mocvd设备的使用方法，所述无机硅源流量计通入的流量为1-100sccm，所述稀释流量计通入的流量为100-1000sccm。优选的，无机硅源流量计的流量为1-67.4sccm。
10、通过采用上述技术方案，对无机硅源流量计通入的流量、稀释流量计通入的流量进行限定，便于无机硅源气体流量、稀释气体流量的调节，进而获得不同硅掺杂量的氧化镓外延膜。
11、可选的，所述无机硅源为乙硅烷和氩气的混合气，在常温常压下，所述无机硅源中乙硅烷的含量为90-110ppm，所述稀释气体为氩气。优选的，无机硅源中乙硅烷的含量为100ppm。
12、通过采用上述技术方案，对无机硅源进行限定，原料容易获取，且无机硅源中乙硅烷含量为90-110ppm，其与氧气接触不会发生自然现象。以乙硅烷作为气态无机硅源，能够在高温的反应室内与氧接触，发生化学反应，并在氧化镓生成的同时替代部分镓位，获得掺杂硅的氧化镓外延膜。
13、同时，还对稀释气体进行限定，氩气容易获取，且氩气为惰性气体，化学性质稳定，不会自身发生化学反应，也不会与镓或氧发生化学反应，保障氧化镓外延膜纯度，增加氧化镓外延膜电学特性的稳定性。
14、进一步的，氩气为高纯氩气，高纯氩气的纯度为5n。
15、可选的，所述压力控制计的压力为170-190kpa。优选的，压力控制计的压力为180kpa。
16、通过采用上述技术方案，当稀释无机硅烷聚集在气路中的压力大于170-190kpa，启动泄压，便于无机硅源控制系统的操作和控制。
17、可选的，所述镓源流量计通入的镓流量为9.665×10-7-1.41×10-4mol/min。
18、可选的，所述反应室中硅/镓的摩尔比为6.97×10-10-8.398×10-6，所述反应室中氧/镓的摩尔比为1000-2500。
19、通过采用上述技术方案，对反应室硅/镓、氧的通入量进行限定，便于硅/镓、氧发生化学反应，并形成氧化镓外延膜。
20、进一步的，载氧流量计通入的氧流量为0.001-0.27mol/min。
21、可选的，所述镓源气体为有机镓和氩气的混合气，在常温常压下，所述镓源气体中有机镓的含量为400-9000ppm；所述载氧气体为氧气。
22、进一步的，氧气为高纯氧气，高纯氧气的纯度为6n。
23、可选的，所述有机镓为三甲基镓、三乙基镓中的一种或两种。
24、第三方面，本申请提供一种氧化镓外延膜，采用如下的技术方案：
25、一种氧化镓外延膜，所述氧化镓外延膜采用上述所述的mocvd设备制本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种MOCVD设备，包括设备机台(1)，所述设备机台(1)内设置有反应室(2)，所述设备机台(1)上还设置有与反应室(2)连通的载氧气路(3)、主管路(4)，所述载氧气路(3)上设置有载氧流量计，所述主管路(4)上连通有镓源气路(5)、掺杂源气路(6)，所述镓源气路(5)上设置有镓源流量计，所述掺杂源气路(6)上设置有掺杂源流量计，所述载氧气路(3)通入载氧气体，所述镓源气路(5)通入镓源气体，其特征在于：所述掺杂源气路(6)连通有无机硅源控制系统，所述无机硅源控制系统包括与掺杂源气路(6)连通的外接管路(71)，所述外接管路(71)上连通有无机硅源气路(72)、稀释气路(73)，所述无机硅源气路(72)上设置有无机硅源流量计，所述稀释气路(73)上设置有稀释流量计，所述无机硅源气路(72)通入无机硅源气体，所述稀释气路(73)通入稀释气体。
2.根据权利要求1所述的一种MOCVD设备，其特征在于：所述外接管路(71)上还连通有泄压气路(74)，所述泄压气路(74)上设置有压力控制计。
3.一种权利要求1-2中任意一项所述的MOCVD设备的使用方法，其
4.根据权利要求3所述的一种MOCVD设备的使用方法，其特征在于：所述无机硅源为乙硅烷和氩气的混合气，在常温常压下，所述无机硅源中乙硅烷的含量为90-110ppm，所述稀释气体为氩气。
5.根据权利要求3所述的一种MOCVD设备的使用方法，其特征在于： 所述压力控制计的压力为170-190KPa。
6.根据权利要求3所述的一种MOCVD设备的使用方法，其特征在于：所述镓源流量计通入的镓流量为9.665×10-7-1.41×10-4mol/min。
7.根据权利要求3所述的一种MOCVD设备的使用方法，其特征在于：所述反应室(2)中硅/镓的摩尔比为6.97×10-10-8.398×10-6，所述反应室(2)中氧/镓的摩尔比为1000-2500。
8.根据权利要求3所述的一种MOCVD设备的使用方法，其特征在于：所述镓源气体为有机镓和氩气的混合气，在常温常压下，所述镓源气体中有机镓的含量为400-9000ppm；所述载氧气体为氧气。
9.根据权利要求3所述的一种MOCVD设备的使用方法，其特征在于：所述有机镓为、三乙基镓中的一种或两种。
10.一种氧化镓外延膜，其特征在于：所述氧化镓外延膜采用权利要求1-2中任意一项所述的MOCVD设备制备而成，所述氧化镓外延膜的载流子浓度范围为3.504×1017-1.026×1020 cm-3。
...【技术特征摘要】
1.一种mocvd设备，包括设备机台(1)，所述设备机台(1)内设置有反应室(2)，所述设备机台(1)上还设置有与反应室(2)连通的载氧气路(3)、主管路(4)，所述载氧气路(3)上设置有载氧流量计，所述主管路(4)上连通有镓源气路(5)、掺杂源气路(6)，所述镓源气路(5)上设置有镓源流量计，所述掺杂源气路(6)上设置有掺杂源流量计，所述载氧气路(3)通入载氧气体，所述镓源气路(5)通入镓源气体，其特征在于：所述掺杂源气路(6)连通有无机硅源控制系统，所述无机硅源控制系统包括与掺杂源气路(6)连通的外接管路(71)，所述外接管路(71)上连通有无机硅源气路(72)、稀释气路(73)，所述无机硅源气路(72)上设置有无机硅源流量计，所述稀释气路(73)上设置有稀释流量计，所述无机硅源气路(72)通入无机硅源气体，所述稀释气路(73)通入稀释气体。
2.根据权利要求1所述的一种mocvd设备，其特征在于：所述外接管路(71)上还连通有泄压气路(74)，所述泄压气路(74)上设置有压力控制计。
3.一种权利要求1-2中任意一项所述的mocvd设备的使用方法，其特征在于：所述无机硅源流量计通入的流量为1-100sccm，所述稀释流量计通入的流量为100-1000sccm。
4.根据权利要求3所述的一种mocvd设备的使用方...
【专利技术属性】
技术研发人员：孟冬冬，陈旭，葛坤鹏，陈政委，
申请(专利权)人：北京铭镓半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：
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