氧化镓薄膜晶体生长方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111916341A(43)申请公布日2020.11.10(21)申请号202010841304.6(22)申请日2020.08.19(71)申请人深圳第三代半导体研究院地址518055广东省深圳市南山区西丽大学城学苑大道1088号台州楼(72)发明人杨安丽张新河高博张志新陈施施温正欣其他发明人请求不公开姓名(74)专利代理机构北京中知法苑知识产权代理有限公司11226代理人刘敦枫(51)Int.Cl.H01L21/02(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图1页(54)发明名称氧化镓薄膜晶体生长方法(57)摘要本发明实施例涉及半导体晶体生长技术，公开了一种氧化镓薄膜晶体生长方法，用载气将含镓源的金属有机化合物和含氧物质的气态源分别通入MOCVD设备中，在低温下对衬底进行一层低温氧化镓材料的生长；关闭金属有机化合物源，打开高温加热源，进行高温快速退火；重复上述过程，关闭高温加热源，对高温快速退火之后生长有氧化镓材料的衬底在低温下继续生长。由于氧化镓材料的低温生长和高温退火是在同一反应室内连续进行，中间的热处理过程不需要将样品取出。可以方便地进行多次高低温调制生长，大大提高了氧化镓的生长效率。也有效避免了传统方法取出样品，到反应室外的专用退火炉中进行退火所造成的样品污染，提高了样品的清洁度和结晶质量。CN111916341ACN111916341A权利要求书1/1页1.一种氧化镓薄膜晶体生长方法，包括以下步骤：步骤1：选用一衬底，清洗后将衬底送入MOCVD反应室；步骤2：用载气将含镓源的金属有机化合物和含氧物质的气态源分别通入MOCVD设备中，在400℃-900℃范围内，优选的在500-800℃范围内低温下对衬底进行低温氧化镓材料生长；步骤3：低温生长结束后，关闭金属有机化合物源，然后打开高温加热源，采用退火气氛进行高温快速退火；步骤4：重复执行步骤2和步骤3，直至薄膜厚度达到预先设定值，关闭高温加热源，使高温快速退火后生长有氧化镓材料层的衬底继续生长至反应室温度降至室温；步骤5：利用传动装置将生长有氧化镓材料的衬底移动至取样区，取出样品，完成氧化镓薄膜晶体生长。2.根据权利要求1所述的氧化镓薄膜晶体生长方法，其特征在于，所述氧化镓为Ga2O3。3.根据权利要求1所述的氧化镓薄膜晶体生长方法，其特征在于，步骤1中所述衬底为蓝宝石衬底、碳化硅衬底或氧化镓单晶衬底。4.根据权利要求1所述的氧化镓薄膜晶体生长方法，其特征在于，步骤2中所述金属有机化合物为三甲基镓或三乙基镓。5.根据权利要求1所述的氧化镓薄膜晶体生长方法，其特征在于，步骤2中所述气态源至少包括臭氧、氧气、笑气、氧等离子中的一种。6.根据权利要求1所述的氧化镓薄膜晶体生长方法，其特征在于，步骤2中所述金属有机化合物从MOCVD设备侧面进入中，所述气态源从MOCVD设备顶部进入。7.根据权利要求1-6任一项所述的氧化镓薄膜晶体生长方法，其特征在于，步骤2中所述的低温生长压强范围为30Torr-100Torr，优选的压强范围为50Torr-80Torr。8.根据权利要求1-6任一项所述的氧化镓薄膜晶体生长方法，其特征在于，步骤3中所述高温加热源为卤钨灯管模块。9.根据权利要求1-6任一项所述的氧化镓薄膜晶体生长方法，其特征在于，步骤3中所述的高温快速退火温度为800℃-1200℃，优选的退火温度在1000℃-1200℃，高温快速退火时间范围为0.5分钟-3分钟，优选的退火时间范围为1分钟-3分钟。10.根据权利要求1-6任一项所述的氧化镓薄膜晶体生长方法，其特征在于，步骤3中所述退火气氛为减少氧空位的含氧气源或利于p型掺杂杂质并入的含N气源，所述退火气氛的流量范围为0.5slm-5slm，优选的退火气氛的流量范围为1slm-5slm。2CN111916341A说明书1/7页氧化镓薄膜晶体生长方法技术领域[0001]本发明实施例涉及新型化合物半导体薄膜材料生长技术领域，特别涉及一种氧化镓薄膜晶体生长方法。背景技术[0002]与第三代半导体材料GaN和SiC相比，Ga2O3材料具有更宽的禁带宽度(4.2～4.9eV)，更高的击穿场强(8MV/cm)和抗辐射性，良好的热稳定性和化学稳定性，而且在可见和日盲紫外光区的透过率非常高(＞80％)。基于这些优异的性能，Ga2O3材料被广泛应用于高性能电源开关、射频放大器、日盲探测器、恶劣环境信号处理方面。为了充分发挥Ga2O3材料的优势，制作上述器件、实现相应的用途，必须克服一个主要障碍：高质量Ga2O3外延薄膜的获得。[0003]Ga2O3外延薄膜的制备一般采用MOCVD(Metal-organicChemicalVaporDeposition，金属有机化