[發(fā)明專利]一種在氧化鎵材料中摻雜金屬原子的實現(xiàn)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111453562.8
• 申請日: 2021-12-01
• 公開（公告）號: CN114156185A
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發(fā)明（設計）人: 馬奎;楊發(fā)順;楊賚;姬凱迪;高燦燦
• 申請（專利權）人: 貴州大學
• 主分類號: H01L21/385
• 分類號: H01L21/385;C23C14/08;C23C14/18;C23C14/35;C23C14/58
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 商小川

本發(fā)明公開了一種在氧化鎵材料中摻雜金屬原子的實現(xiàn)方法，其它包括：步驟1、選取C面藍寶石作為襯底材料；步驟2、采用射頻磁控濺射制備在襯底材料上制備出β?Ga₂O₃薄膜材料；步驟3、將磁控濺射后的樣品放入水平管式高溫擴散爐中進行后退火處理；步驟4、退火后采用XRD和AFM測試儀器檢測樣品的薄膜結構和晶體表面粗糙程度；步驟5、摻雜：采用雙靶交替即射頻濺射Ga₂O₃和直流濺射金屬薄膜交替在同一襯底上進行磁控濺射制備“Ga₂O₃/金屬/……/金屬/Ga₂O₃”的復合結構；步驟6、摻雜完成后采用擴散爐對所得復合結構樣品進行退火處理；解決了現(xiàn)有技術提高p型Ga₂O₃導電能力難以實現(xiàn)的技術問題。

技術領域

本發(fā)明屬于屬于微電子摻雜技術領域，尤其涉及一種在氧化鎵材料中摻雜金屬原子的實現(xiàn)方法。

背景技術

隨著半導體行業(yè)和集成電路技術的快速發(fā)展，超寬禁帶半導體慢慢崛起。其中一種直接帶隙的超寬禁帶半導體材料氧化鎵(Ga₂O₃)，因其具有超高的擊穿場強等優(yōu)勢，在電力電子器件，如功率電子器件、日盲紫外光電探測器、發(fā)光二極管、信息存儲器、射波與微波、氣敏傳感器、透明導電電極等領域中有著巨大的應用前景。

純正的半導體靠本征激發(fā)產(chǎn)生載流子導電，但僅僅依靠本征激發(fā)產(chǎn)生的載流子數(shù)量很少，導電能力極弱，且容易受到外界因素如溫度等的影響。摻雜能夠提高Ga₂O₃的導電性、透明性和發(fā)光性等性質(zhì)，因為摻雜能改變晶體內(nèi)部結構和其特性(如：調(diào)節(jié)晶格應力、誘發(fā)結構相變、提高結晶質(zhì)量、優(yōu)化物理特性等)。為了讓半導體具有特定的性質(zhì)，摻雜技術則必不可少。

以功率半導體為基礎的功率電子器件都是由晶體管和二極管構成的，而晶體管需要p型和n型半導體。Ga₂O₃因本征條件下存在氧空位缺陷，呈現(xiàn)n型弱導電特性，同時大量的實驗結果表明，所摻雜的受主雜質(zhì)都是較深的躍遷能級，即得到的p型Ga₂O₃的電阻率特別大，這也就導致p型Ga₂O₃難以獲得，極大地限制了Ga₂O₃在器件方面的應用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術問題是：提供一種在氧化鎵材料中摻雜金屬原子的實現(xiàn)方法，以解決現(xiàn)有技術提高p型Ga₂O₃導電能力難以實現(xiàn)的技術問題。

本發(fā)明的技術方案是：

一種在氧化鎵材料中摻雜金屬原子的實現(xiàn)方法，它包括：

步驟1、選取C面藍寶石(Al₂O₃)作為襯底材料；

步驟2、采用射頻磁控濺射制備在襯底材料上制備出β-Ga₂O₃薄膜材料；

步驟3、將磁控濺射后的樣品放入水平管式高溫擴散爐中進行后退火處理；

步驟4、退火后采用XRD和AFM測試儀器檢測樣品的薄膜結構和晶體表面粗糙程度；

步驟5、摻雜：采用雙靶交替即射頻濺射Ga₂O₃和直流濺射金屬薄膜交替在同一襯底上進行磁控濺射制備“Ga₂O₃/金屬/……/金屬/Ga₂O₃”的復合結構；

步驟6、摻雜完成后采用擴散爐對所得復合結構樣品進行退火處理，退火參數(shù)同步驟3.2參數(shù)。

它還包括：