一种用于形成附在基板的ＩＩＩ－Ｖ族无定形材料的反应蒸发方法，该方法包括以下步骤：使基板受到不大于０．０１Ｐａ的环境压力，以及在０．０５Ｐａ与２．５Ｐａ之间的工作压力下引入活性的Ｖ族蒸汽至基板表面，并且引入ＩＩＩ族金属蒸汽，直到在所述表面上形成无定形ＩＩＩ－Ｖ族物质层。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术主要涉及一种无定形材料，特别涉及一种无定形IIi-V族半导体材料的制备。
技术介绍
无定形材料是固体，其中原子没有表现出长程有序且不同于具有规则性重复性 内部结构的晶体材料，无定形材料的内部结构是不规则的或无规的。无定形材料的一 个实例是普通的窗玻璃，其在粘度较高的熔融的硅酸盐冷却时形成，不会形成规则性晶 格。玻璃的无定形态导致各种实用的光学性质，例如它的透明度。多种成分(例如除了 硅之外，Na、Ca、B、Pb)的存在会对无定形材料的最终性质(例如其颜色、透明度、软 化点或玻璃转变温度、Tg)具有重要的影响。元素周期表的III族金属(即铝、镓和铟)可以与元素周期表的V族元素(例 如氮、磷和砷)形成半导体化合物。例如，III族金属可以形成砷化物，例如砷化镓 (GaAs)，或磷化物，例如磷化镓(GaP)。GaAs是一种广泛应用在例如微波频率集成电 路、发光二极管和太阳能电池中的半导体。GaP用在例如红色、橙色和绿色的发光二极管中。III族金属也可以通过与氮(N)的相互作用形成氮化物，即氮化铝(AlN)、氮化 镓(GaN)和氮化铟(InN)。III族金属氮化物是(在两个相邻的容许带(allowable bands) 之间)具有不同能隙的半导体，例如InN具有0.7eV的窄隙、GaN具有3.4eV的中间隙、 AlN具有6.2eV的宽隙。固态III-V族半导体材料具有规整的晶体结构，使其具有优异的化学和物理特 性，因此由III-V族物质制得的电子器件能够在高温、高功率和高频率的情况下操作。由 III-V族物质制得的电子器件可发射或吸收波长介于光谱的UV区域至IR区域的电磁辐 射，其与发光二极管(LED)、固态照明的制造等尤其相关。无定形III-V族物质具有某些 有益的光学特性，并且可以用于各种其它应用，例如太阳能电池和全彩显示屏(foil color displays)。用于制备无定形材料的技术包含快速凝固、薄型膜沉积法(例如溅射沉积和 化学气相沉积)和离子注入。在快速凝固中，直接由冷却非常快从而来不及形成规整的 晶体结构的熔融物制得无定形材料。薄型膜沉积包括在基板上、或在基板上的先前沉积 的层上沉积薄型膜。溅射沉积是薄型膜沉积技术的一种。固体标靶中的原子通过离子轰击激发至气 相。每一下撞击击出额外的原子，其中每一入射离子放出的原子数(即溅射率)取决于 几种因素，如入射离子的能量、离子和原子各自的质量、和固体中原子的结合能。由等 离子体(一般为惰性气体如氩气)提供离子。激发出来的原子不在其热动平衡态下，倾 向于沉积在真空室中的所有表面。因此，腔室中的基板最终被具有相同组成的靶材的薄 型膜覆盖。在溅射沉积期间，由于不涉及蒸发，靶材能够在较低温度下保存。在反应溅射中，等离子气体包括少量非惰性气体，如氧气或氮气，其与从靶材中溅射出的材料反 应，形成反应产物沉积材料，如氧化物或氮化物。化学气相沉积(CVD)是另一种薄型膜沉积，其中薄膜是通过化学反应形成的。 将基板曝露于气体混合物中，其与基板表面反应形成所需的凝聚在基板上的沉积物。 CVD能够在高温炉或加热基板的CVD反应器中进行。一般在反应中会产生不需要的副 产品，其通过反应室中的气流被除去。等离子体可用于提高化学反应的速度并降低化学 反应温度。金属有机化学气相沉积(MOCVD)涉及作为反应物的有机金属化合物。离子注入涉及在第二靶材中注入第一材料的离子。在撞击靶材(如基板表面) 前，离子静电加速至高能。注入的材料的量，即剂量(dose)，是离子电流随时间的积 分。通过控制剂量和能量，以及靶材经受的温度，能够改变靶材表面的晶体结构，由此 形成无定形层。撞击离子(impinging ions)破坏了靶材中的化学键，并形成新的不规整的 且不在热动平衡下的键，使靶材变为无定形。Lanke 等人的标题为 “Compositional and Structural Studies of AmorphousGaN Grown by Ion—assisted Deposition” 的文章(Material Research SocietySymposium 2002)涉及一种利用高能氮离子束生长无定形GaN的方法。通过在高能氮离子束的存在下镓金属的 电子束蒸发(离子辅助沉积)制备无定形GaN膜。在室温下利用40-900eV范围内的入 射氮离子能量使膜沉积。在硅和玻璃质碳基板上生长的膜上进行组分分析。分析表明， 生长的膜可以被认为是无定形GaN。通过约500eV的氮离子能量沉积的膜对可见光是透 明的(transparent across the visible)，然而将离子能量减小到300eV以下使得膜逐渐变为不 透明的。授予 Yagi 的题目为Process for manufacturing semiconductor, apparatusfor manufacturing semiconductor, and amorphous material” 的美国专禾1J 5,976,398 涉及无定形 氮化物III-V化合物半导体，及其制造装置和方法。该制造方法使用了等离子体增强的 MOCVD。该半导体制造装置包括反应器、第一和第二活化供应部分(activation-supply portions) >排气管、加热器和基片座。基片座将基板保持在可以形成真空的反应器中。 每个活化供应部分由一对气体引入管、连接反应器的石英管和微波波导(或另选地，高 频线圈)组成，以提供活化。第五族元素的等离子体(如氮等离子体)在第一活化部分生成，并被引入到反应 器中。例如，通过气体导管引入N2气体，且利用微波振荡器向微波波导提供微波，其在 石英管中诱发放电并将N2气体活化。通过第一活化供应部分的气体导管提供含有第三族 元素(如Al、Ga、In)的金属有机化合物。通过第二活化供应部分的气体引入管提供辅 助材料(如He、Ne、Ar、H2, Cl2、Fl2)。所述辅助材料(如氢等离子体)与金属有机 化合物，包括第三族元素的有机官能团反应，使有机官能团失活。向第五种元素的等离 子体加入蒸发的金属有机化合物和辅助材料的等离子体。加热器将基板加热到合适的温度(如200°C -400°C )。在基板上形成含有第三 种元素和第五族元素的无定形材料薄膜。半导体化合物薄膜含有第三种元素和第五族元 素。例如，无定形材料是氢化的无定形氮化镓。无定形材料适合作为光电应用中使用的 光学半导体(optical semiconductor)。Kordesch 的美国专利申请 US 2002/0100910,题目为 “Band gapengineeringof amorphous Al-Ga-N alloys”，涉及包括铝和镓的无定形半导体合金，及其制造方法，该方法使用了溅射沉积。半导体基板设置在反应性溅射沉积室内的阴极上。该 溅射沉积室还包括靶阳极上的溅射靶材。该溅射沉积室与RF源和匹配网络(matching network)联合在一起。溅射靶材含有铝和镓(例如具有铝和镓两者的单集成靶(single integrated target)、具有铝部分和镓部分的单靶(single target)或是铝和镓的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于形成附在基板上的Ⅲ－Ⅴ族无定形材料的反应蒸发方法，该方法包含以下步骤： 使所述基板受到不大于０．０１Ｐａ的环境压力；以及 在０．０５Ｐａ～２．５Ｐａ的工作压力下将活性的Ⅴ族物质引入至所述基板的表面，并且将Ⅲ族金属蒸汽引入至所述基板表面，直至在所述表面上形成无定形Ⅲ－Ⅴ族物质层。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-11-20 60/989,334;US 2008-7-24 61/083,3131.一种用于形成附在基板上的III-V族无定形材料的反应蒸发方法，该方法包含以下 步骤使所述基板受到不大于O.OlPa的环境压力；以及在0.05Pa 2.5Pa的工作压力下将活性的V族物质引入至所述基板的表面，并且将 III族金属蒸汽引入至所述基板表面，直至在所述表面上形成无定形III-V族物质层。2.如权利要求1所述的方法，其中所述引入步骤包括以下子步骤将III族金属蒸汽引入所述基板的表面，直至在所述表面上形成多个III族金属滴；在所述工作压力下将活性的V族物质引入至所述表面，直至在所述III族金属滴上形 成III-V族物质分子；保持所述工作压力和所述活性的V族物质的供给直至所述III-V族物质分子扩散入所 述III族金属滴，形成III-V族金属溶液滴，并直至所述III-V族金属溶液滴变成所述基板 上的浸润层；和继续增加所述浸润层中的所述III-V族物质分子的浓度，直至包含在所述浸润层中的 所有III族金属原子被耗尽，并且所述浸润层转化成无定形III-V族物质层。3.如权利要求2所述的方法，其中继续增加所述浸润层中的所述III-V族物质分子的 浓度的所述步骤通过保持所述活性的V族物质直至包含在所述浸润层中的所有III族金属 原子被耗尽来实现。4.如权利要求2所述的方法，其中继续增加所述浸润层中的所述III-V族物质分子的 浓度的所述步骤通过加热所述浸润层直至残留在所述浸润层中的所有III族金属原子被蒸 发来实现。5.如权利要求1所述的方法，其中所述III族金属包含至少一个选自由铝；镓和铟组 成的组中的元素。6.如权利要求1所述的方法， 的组中的元素。7.如权利要求1所述的方法， 基板的污染物的步骤。8.如权利要求7所述的方法， 述基板的所述表面来实现。9.如权利要求7所述的方法， 850°C的温度来实现。10.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤在所述引入步骤之前使得所述基板 的温度低于约650°C ；和在所述引入步骤之后使得所述基板和所述无定形III-V族物质层冷却至室温；其中所述无定形III-V族层是纳米晶体埋设在其中的无定形纳米晶(ANC)层，且其中所述温度设定在低温约200°C至高温约650°C的范围内，使得所述无定...
【专利技术属性】
技术研发人员：摩西埃纳威，
申请(专利权)人：摩赛科结晶公司，
类型：发明
国别省市：IL
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