[發(fā)明專利]一種氧化鍶鈦晶體管的制作方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810731512.3
• 申請(qǐng)日: 2018-07-05
• 公開（公告）號(hào): CN110690274A
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉程秀
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 劉程秀
• 主分類號(hào): H01L29/24
• 分類號(hào): H01L29/24;H01L21/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供一種氧化鍶鈦晶體管的制作方法即一種鈦酸鍶晶體管的制作方法，主要采用摻雜的N型和P型鈦酸鍶薄膜材料進(jìn)行疊層外延在一起,形成P－N結(jié),P－N－P結(jié),N－P－N結(jié)和多結(jié)結(jié)構(gòu)晶體管，其制作工藝簡(jiǎn)單,制作的晶體管結(jié)面更銳,穩(wěn)定性好,故鈦酸鍶晶體管將成為一種廣泛應(yīng)用的電子器件,還可能發(fā)展成為鈦酸鍶集成電路。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氧化鍶鈦（即鈦酸鍶）晶體管的制作方法，電子學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及電子學(xué)晶體管技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

眾所周知，鍺硅P-N結(jié)的發(fā)現(xiàn)，使人類的生產(chǎn)、工作和生活發(fā)生了革命性的巨大變化。近些年來，隨著科技進(jìn)步和發(fā)展，硅半導(dǎo)體集成電路的集成度幾乎是逐年成量級(jí)地增加。可由于硅集成電路絕緣隔離層的SiO2的介電常數(shù)Ε僅為3.8，使硅集成電路的集成度已接近極限。為此這些年來，人們?cè)噲D在硅上外延生長(zhǎng)SrTiO3等氧化物材料來取代SiO2，可由于工藝上的問題及晶格失配等原因，截止目前尚難解決。另由于鍺硅的熔點(diǎn)不太高，鍺硅器件的性能對(duì)溫度也比較敏感，所以對(duì)于高溫等極端條件，鍺硅器件也是難以勝任的。

發(fā)明內(nèi)容

為克服解決上述問題，本發(fā)明提供一種工藝簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好的氧化鍶鈦即鈦酸鍶晶體管。通過摻雜提供P型和N型鈦酸鍶薄膜材料，再相互疊層而成晶體二極管、晶體三極管、多基極晶體三極管和多發(fā)射極晶體三極管，可廣泛地應(yīng)用于各類電子學(xué)電路。本發(fā)明采用替位摻雜法，使用激光分子束外延，脈沖激光沉積，磁控濺射，電子束蒸發(fā)或分子束外延等制膜方法，在單晶基片(如LaAlO3，NbSrTiO3，SrTiO3等)上制備出N型鈦酸鍶Sr1-XLaxTiO3或SrAxTi1-XO3薄膜材料，其中A是Nb或Sb；制備出P型鈦酸鍶SrBxTi1-XO3薄膜材料，其中B是In或Mn。所有X的取值范圍為0.005-0.6。把一層P型鈦酸鍶和一層N型鈦酸鍶外延在一起，這兩層導(dǎo)電類型不同的鈦酸鍶薄膜在界面處就形成一個(gè)P-N結(jié)，這個(gè)P-N結(jié)就構(gòu)成了鈦酸鍶晶體二極管；把一層P型鈦酸鍶和一層N型鈦酸鍶和另一層P型鈦酸鍶外延在一起，這三層鈦酸鍶薄膜就形成一個(gè)P-N-P結(jié)，這個(gè)P-N-P結(jié)就構(gòu)成了P-N-P鈦酸鍶三極管；把一層N型鈦酸鍶，一層P型鈦酸鍶和另一層N型鈦酸鍶外延在一起，這三層鈦酸鍶薄膜就形成了一個(gè)N-P-N結(jié)，這個(gè)N-P-N結(jié)就構(gòu)成了N-P-N鈦酸鍶三極管。另外本發(fā)明直接在P型鈦酸鍶基底上外延一層N型鈦酸鍶或在N型鈦酸鍶基底上外延一層P型鈦酸鍶，形成鈦酸鍶P-N結(jié)，用來制備鈦酸鍶二極管；或直接在P型鈦酸鍶基底上外延一層N型鈦酸鍶和另一層P型鈦酸鍶，形成鈦酸鍶P-N-P結(jié)，用來制備鈦酸鋇P-N-P三極管；或在N型鈦酸鍶基底上外延一層P型鈦酸鍶和另一層N型鈦酸鍶，形成鈦酸鍶N-P-N結(jié)，用來制備鈦酸鍶N-P-N三極管。

鈦酸鍶晶體管完全是用外延的方法制備P-N結(jié)，靠摻雜濃度來控制載流子濃度，鈦酸鍶晶體管電極的引出與封裝，采用光刻，腐蝕或刻蝕，蒸鍍電極。在鈦酸鍶P-N結(jié)或P-N-P或N-P-N結(jié)薄膜的上表面外延絕緣隔離層，即在刻蝕出集電極，基極和發(fā)射極的電極槽后，在其外表面外延一層ZrO2或SrTiO3或LaAlO3或BaTiO3或SiO2或Al2O3，然后再刻蝕出引電極孔，其后蒸鍍金屬層，光刻，刻蝕引線，而后進(jìn)行封裝。本發(fā)明提供的鈦酸鍶晶體管，采用全外延工藝，因此每層的層厚和載流子濃度都較鍺硅晶體管更易控制，且結(jié)面更銳，而鈦酸鍶熔點(diǎn)高，穩(wěn)定性好，故鈦酸鍶晶體管將成為一種廣泛應(yīng)用的電子器件，亦可發(fā)展成為鈦酸鍶集成電路。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明

實(shí)施例1，用激光分子束外延，在5.5mm×10mm×0.5mm的雙面拋光的SrNb0.01Ti0.99O3的基底上，外延生長(zhǎng)厚度為295nm的SrIn0.1Ti0.9O3薄膜，再將外延片切割成0.5mm×0.5mm的芯管，分別在每個(gè)管芯的上下表面用銦焊上Φ75μ的銅絲做電極，制備鈦酸鍶晶體二極管。