[發明專利]一種Mist法制備氧化鎵薄膜的制備設計

在審

• 申請號: 202111363304.0
• 申請日: 2021-11-17
• 公開（公告）號: CN114059042A
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 李培剛;季學強;李龍;陳梅艷;嚴旭
• 申請（專利權）人: 北京鎵創科技有限公司
• 主分類號: C23C16/40
• 分類號: C23C16/40;C23C16/56;C23C16/448
• 代理公司: 北京化育知識產權代理有限公司 11833
• 代理人: 閆露露

本發明公開了一種Mist法制備氧化鎵薄膜的制備設計，它包括以下步驟：步驟1：將乙酰丙酮鎵在常溫下溶于去離子水中，加入Ga金屬離子配置成前驅體溶液，并將將配置好的前驅體溶液與鹽酸溶液均勻混合；步驟2：將藍寶石襯底依次在在丙酮、乙醇、去離子水中超聲清洗10min后然后用氮氣吹干，再將藍寶石襯底放入Mist CVD裝置中進行薄膜生長。有益效果在于：本發明制備過程簡單，所用襯底為商業產品，來源廣，同時在制備過程中，采用商業化的制備方法Mist CVD生長大尺寸β?Ga2O3薄膜，工藝可控性強，易操作，所得薄膜表面致密、厚度穩定均一、可大面積制備、重復性好，為氧化鎵基器件提供可靠的外延生長手段。

技術領域

本發明涉及到氧化鎵薄膜制備技術領域，尤其涉及一種Mist法制備氧化鎵薄膜的制備設計。

背景技術

Ga2O3是一種透明的直接帶隙半導體材料，其禁帶寬度約為4.9eV，并且具有較低的導通電阻、較高的介電常數及良好的熱穩定性等優秀的材料特性。由于其超寬的禁帶寬度，使其在深紫外光電器件和高壓大功率器件領域具有顯著的優勢和巨大的發展潛力。近年來，有許多學者利用不同的外延生長方法制備出了高質量的Ga2O3薄膜材料，例如分子束外延法(MBE)、金屬有機物氣相化學淀積法(MOCVD)、激光脈沖沉積法(PLD)、原子層淀積法(ALD)、磁控濺射法以及霧化學氣相沉積法(Mist CVD)等。Mist CVD技術是一種基于普通化學沉積技術發展而來的新型薄膜外延技術，Mist CVD法具有安全性高，薄膜的生長環境不需要抽真空，前驅物選擇靈活等特點，所以在材料外延方向上具有很大的發展潛力。

目前現有外延設備普遍價格昂貴，工藝復雜，例如MBE設備價格高，生長工藝復雜，且生長速度慢，也沒有大尺寸商業化，MOCVD同樣價格昂貴，且使用的有機源屬于易燃易爆危險品，PLD只能生產小尺寸外延薄膜，其他物理沉積方法制備的外延質量較差。

發明內容

本發明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種Mist法制備氧化鎵薄膜的制備設計。

本發明通過以下技術方案來實現上述目的：

一種Mist法制備氧化鎵薄膜的制備設計，它包括以下步驟：

步驟1：將乙酰丙酮鎵在常溫下溶于去離子水中，加入Ga金屬離子配置成前驅體溶液，并將將配置好的前驅體溶液與鹽酸溶液均勻混合；

步驟2：將藍寶石襯底依次在在丙酮、乙醇、去離子水中超聲清洗10min后然后用氮氣吹干，再將藍寶石襯底放入Mist CVD裝置中進行薄膜生長；

步驟3：將生長好的薄膜進行相應溫度的原位退火，便可制得氧化鎵薄膜。

進一步的，所述步驟1中前驅體溶液與鹽酸溶液的體積比為100:1。

進一步的，所述步驟2中藍寶石襯底在Mist CVD裝置加工時工藝參數為：常壓，載流氣體流量為0.5L/min，稀釋氣體力量為1L/min，襯底溫度為500℃-750℃，生長時間120和60min。

進一步的，所述的載流氣體為氬氣，所述的稀釋氣體為氧氣。

進一步的，所述步驟2中藍寶石襯底在Mist CVD裝置加工的具體流程如下：首先將藍寶石襯底放置在反應腔內的加熱托盤上，反應腔先抽真空，然后通過進氬管向反應腔中通入氬氣，使氬氣充滿整個反應腔，接著將前驅體溶液加入超聲霧化罐中，設置反應腔內的加熱溫度，當溫度達到設定溫度時，通過進氧管通入氧氣，與此同時開啟超聲霧化罐內的霧化器，用流量計控制氬氣作為載流氣體，氧氣作為稀釋氣體，將超聲霧化罐中的霧滴送進反應腔內并與襯底發生接觸，進行沉積。

進一步的，所述步驟3中在退火過程中的退火氣體為氧氣。

進一步的，在原位退火過程中一方面可以取出反應腔體內的水汽，另一方面使得薄膜內的氧缺陷進一步消除，得到高質量的薄膜。