[發(fā)明專利]一種改變鍺單晶導(dǎo)電型號的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210040707.6
• 申請日: 2012-02-22
• 公開（公告）號: CN102569527A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 席珍強;梁萍蘭;杜平凡;徐敏
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江理工大學(xué)
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件制造工藝，具體涉及一種改變鍺單晶導(dǎo)電型號的方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體單晶的導(dǎo)電型號是一個重要的基本電學(xué)參數(shù)。依據(jù)單晶中主要依靠空穴或電子來導(dǎo)電分為p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體。目前，不同導(dǎo)電類型的鍺單晶主要通過在鍺熔體中摻入所需摻雜元素后拉制單晶而獲得。而改變鍺單晶的導(dǎo)電型號的方法主要包括離子注入法和常規(guī)熱退火法。離子注入法是通過離子注入技術(shù)將摻雜元素注入樣品內(nèi)部，引起鍺單晶內(nèi)部性能發(fā)生變化。常規(guī)熱退火法一般是在常規(guī)熱處理爐中進行退火，又包括兩種方法，一種是鍺單晶片直接退火，退火產(chǎn)生的空穴與原生片中的電子發(fā)生補償，使晶片的導(dǎo)電型號由n型轉(zhuǎn)變?yōu)閜型，這種導(dǎo)電型號的改變經(jīng)低溫再退火可以恢復(fù)為原生片時的型號；另一種是先在鍺單晶片表面引入所需摻雜元素，退火使之?dāng)U散進入鍺單晶內(nèi)部，改變鍺單晶的導(dǎo)電型號。常規(guī)熱退火法雖然工藝簡單，但耗時普遍較長；而離子注入法雖然耗時相對常規(guī)熱處理法較短，但成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種改變鍺單晶導(dǎo)電型號的方法，用以快速實現(xiàn)n型鍺單晶向p型鍺單晶的轉(zhuǎn)變，工藝簡單易行、耗時短。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

1）在常溫下，采用磁控濺射法在n型鍺單晶片表面沉積90～110?nm厚的鎳或金薄膜；

2）將表面沉積鎳或金薄膜的n型鍺單晶片，快速熱處理爐中，通入保護氣體，升溫到725～875?℃，保溫30～180秒；

3）經(jīng)步驟2）處理后表面沉積鎳或金薄膜的n型鍺單晶片，降溫到195-205?℃，于空氣中冷卻樣品至常溫。

所述的保護氣體為氮氣或氬氣。所述的鍺單晶片為不同生長方向的鍺單晶，鍺單晶為輕摻n型。

本發(fā)明具有的有益效果是：

本發(fā)明利用快速熱處理法擴散鎳或金改變n型鍺單晶的導(dǎo)電型號，操作簡單，效率高，可以得到載流子濃度分布均勻的p型鍺單晶，可應(yīng)用于太陽電池、紅外、微電子等半導(dǎo)體材料領(lǐng)域。

具體實施方式

下面實施例中的所有鍺單晶片在鍍膜以前都先用丙酮超聲15分鐘，再用無水乙醇超聲15分鐘，之后用體積比為HNO₃（65-68%，分析純）：HF（40%，分析純）=2.5:1的混合液進行腐蝕拋光，去離子水漂洗，氮氣槍吹干。

在常溫下，采用磁控濺射法在n型鍺單晶片表面沉積90～110?nm厚的鎳或金薄膜。

在進行導(dǎo)電性能測試前，先將進行過快速熱處理的樣品浸泡在體積濃度約10%的氫氟酸中10秒以去除表面氧化層，然后經(jīng)去離子水漂洗，氮氣槍吹干。

實施例1：

取表面沉積鎳薄膜的n型鍺單晶片，放入快速熱處理爐腔室中，通入氮氣作保護氣體，設(shè)置溫度為725?℃，待溫度升高到該值時，保溫60秒，停止加熱，降溫至195?℃，拉出放有鍺單晶片的支架，空冷樣品至常溫。測量鍺片熱處理前后導(dǎo)電型號變化情況，鍺單晶片由n型轉(zhuǎn)變?yōu)閜型，電阻率減小

鍺單晶片熱處理前熱處理后導(dǎo)電型號np電阻率（Ω·cm）358.88

實施例2：

取表面沉積鎳薄膜的n型鍺單晶片，放入快速熱處理爐腔室中，通入氮氣作保護氣體，設(shè)置溫度875?℃，待溫度升高到該值時，保溫30秒，停止加熱，降溫至200℃，拉出放有鍺單晶片的支架，空冷樣品至常溫。測量鍺片熱處理前后導(dǎo)電型號變化情況，鍺單晶片由n型轉(zhuǎn)變?yōu)閜型，電阻率減小