[发明专利]一种获得半导体异质结与超晶格材料的方法及设备

权利要求书

1、一种在半导体基质材料上获得原子级晶格材料的方法，在一生长室内，注入气相材料，其特征是采用灯加热使气相材料在基底表面反应淀积，反应淀积温度在气相材料热解温度或其它临界反应温度以上，生长室为带有透明窗或全透明的生长室，灯加热功率使基质材料升温速率达70～300℃/秒，并在10^-2Torr以下的真空条件下生长。

2、由权利要求1所述的方法，其特征是重复上述方法用以获得多层同质或异质超晶格材料。

3、由权利要求1或2所述的方法，其特征是先用惰性气体对生长室内半导体基质材料表面进行直流或交流等离子体溅射清洗。

4、由权利要求1、2所述的方法，其特征是将生长温度控制在气相材料热解温度或临界反应温度以上附近的温区，如生长Ge_XSi_1-X/Si异质结或超晶格材料，以硅烷、锗烷为气源时淀积温度为550～700℃，乙硅烷、锗烷为气源时淀积温度为340～450℃，生长GaAlAs：GaAs/GaAs异质结或超晶格材料，以三甲基镓、砷烷、磷烷为气源时淀积温度为550～700℃，硅处延生长亚微米超薄层时，硅烷淀积温度为600～750℃，硅片上生长超薄热氧化层，生长温度取900～1200℃。

5、由权利要求2或4的方法，在生长N层超晶格材料时，在同时抽真空条件下，可以由中央控制相应灯加热温度、质量流量控制器以下述程序生长：开始开灯、预热、时间常数t₁;溅射、时间常数t₂;退火、时间常数t₃;缓冲层生长、时间常数t₄;设置超晶格生长周期J;开灯延时t₃、开某气源、该层生长时间常数t₆、开灯时间及功率由生长室内温度传感器及中央控制器的设定温度自动控制、关气源、延时t₇、关灯、延时t₈、循环至N层完毕;保护层生长、时间常数t₉;关灯、结束。

6、一种在半导体基质材料上生长原子级晶格材料的设备，包括透明反应室、连接反应室的真空系统、阀门、气源，其特征是在样品室周围环置光源，生长室内置有温度传感器，阀门包括质量流量控制器（电磁阀）及手动截止阀。

7、由权利要求6所述的设备，其特征是反应室为石英玻璃制成，环置有5～25支卤钨灯，样品室连有冷阱。

8、由权利要求6或7所述的设备，其特征是设有500～2500V的直流溅射清洗基质材料的电源及电极。

9、由权利要求7或8所述的设备，其特征是设有中央控制器连接温度传感器、灯加热系统、质量流量控制器，温度传感器信号通过放大级及模数转换输至中控与中控内设置温度控制信号相比较后再经数模转换、电流电压变换反相器、脉冲形成及放大电路去控制可控硅整流电路即控制灯加热功率，质量流量控制器将流量转换成电信号再与设定值相比较，用此来控制阀门开启的大小以控制流量，以达到按权利要求5的程序生长。