[發明專利]金剛石薄膜的光敏晶體管的制備方法

有效

• 申請號: 200910196564.6
• 申請日: 2009-09-27
• 公開（公告）號: CN101692468A
• 公開（公告）日: 2010-04-07
• 發明（設計）人: 王林軍;張弋;黃健;方謙;曾慶鍇;張旭;夏義本
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/113
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

1.一種金剛石薄膜光敏晶體管的制備方法，其特征在于具有以下的制備過程和步驟：

a.硅襯底預處理：采用(100)鏡面拋光硅片作為沉積襯底，采用HF酸超聲清洗5～15分鐘，以去除表面的氧化硅層；為了增加金剛石薄膜的成核密度，使用100nm粒徑的金剛石粉末對硅襯底機械研磨10～15分鐘；將研磨后的硅片在混有100nm金剛石粉的丙酮溶液中超聲清洗10～20分鐘；最后再將硅片用去離子水和丙酮分別超聲清洗，直至硅片表面潔凈，烘干后放入微波等離子體化學氣相沉積裝置的反應室內；

b.金剛石薄膜成核過程：先用真空泵對反應室抽真空至5～7Pa，然后用分子泵對反應室抽真空至10^-2Pa以下，通入反應氣體甲烷與氫氣的混合氣體，調節甲烷和氫氣的流量分別為40～60標準毫升/分和120～160標準毫升/分；反應室的氣壓設定為0.5KPa～1kPa；襯底偏壓設定為50～150V；襯底溫度控制在620～680℃；微波功率設定為1200W～1600W；薄膜成核時間0.5～1小時；

c.金剛石薄膜生長過程：成核完成后，調節甲烷和氫氣的流量分別為40～60標準毫升/分和150～200標準毫升/分；反應室的氣壓設定為4KPa～5KPa；襯底溫度控制在700～750℃；微波功率設定為1600W～2000W；薄膜生長時間180～200小時；膜厚達到160～180μm；

d.去除硅襯底，獲得自支撐金剛石薄膜：將生長好的金剛石薄膜放入摩爾比為1∶3的HNO₃和HF的混合溶液中浸泡6～8小時，直到硅襯底被完全腐蝕掉后即可；

e.自支撐金剛石薄膜的清洗：將自支撐金剛石薄膜分別用丙酮和乙醇溶液交替地超聲清洗5遍，然后烘干待用；

f.自支撐金剛石薄膜的成核面p型化處理過程：將自支撐金剛石薄膜的成核面放入微波等離子體化學氣相沉積反應室；用真空泵對反應室抽真空至5～7Pa，然后用分子泵對反應室抽真空至10^-2Pa以下，通入氫氣，調節氫氣的流量120～160標準毫升/分；反應室的氣壓設定為2KPa～3KPa；微波功率設定為1200W～1600W；處理時間1～3小時；使金剛石薄膜載流子濃度達到10¹³～10¹⁴cm^-3；

g.源、漏歐姆接觸層的制備：將已p型化處理的自支撐金剛石薄膜表面放入離子束濺射儀的樣品臺上，進行源與漏歐姆接觸層的制備，濺射靶材為Au靶；利用光刻掩模技術以及KI刻蝕的辦法，形成Au與p型金剛石薄膜表面的源極、漏極歐姆接觸，以及源漏之間的p型溝道；其中源漏的Au電極層厚度為200～300nm，電極長度為1.0mm；

h.柵絕緣層與柵金屬層的制備：在源漏間的p型溝道中，利用光刻掩模技術，淀積柵絕緣層SiO₂與柵金屬層鉛，柵長為10μm，柵寬為400μm；采用磁控射頻濺射儀，使用140mm×600mm的硅靶，頻率為40kHz的中頻電源，以Ar為濺射氣體，O₂為反應氣體，襯底溫度選擇為300℃，濺射時間為2個小時，形成100～200nm厚的SiO₂層；然后在柵絕緣層上，采用離子束濺射的方法，沉積一層柵金屬層Pb，金屬層的厚度為200～300nm之間。