阅读说明：本技术 一种氧化锶钛晶体管的制作方法 (Method for manufacturing strontium titanium oxide transistor ) 是由 刘程秀 于 2018-07-05 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种氧化锶钛晶体管的制作方法即一种钛酸锶晶体管的制作方法,主要采用掺杂的N型和P型钛酸锶薄膜材料进行叠层外延在一起,形成P－N结,P－N－P结,N－P－N结和多结结构晶体管,其制作工艺简单,制作的晶体管结面更锐,稳定性好,故钛酸锶晶体管将成为一种广泛应用的电子器件,还可能发展成为钛酸锶集成电路。(The invention provides a method for manufacturing a strontium titanium oxide transistor, namely a method for manufacturing a strontium titanate transistor, which mainly adopts doped N-type and P-type strontium titanate thin film materials to carry out lamination and epitaxy together to form a P-N junction, a P-N-P junction, an N-P-N junction and a transistor with a multi-junction structure.)

一种氧化锶钛晶体管的制作方法

技术领域

本发明涉及一种氧化锶钛（即钛酸锶）晶体管的制作方法，电子学技术领域，特别是涉及电子学晶体管技术领域。

背景技术

众所周知，锗硅P-N结的发现，使人类的生产、工作和生活发生了革命性的巨大变化。近些年来，随着科技进步和发展，硅半导体集成电路的集成度几乎是逐年成量级地增加。可由于硅集成电路绝缘隔离层的SiO2的介电常数Ε仅为3.8，使硅集成电路的集成度已接近极限。为此这些年来，人们试图在硅上外延生长SrTiO3等氧化物材料来取代SiO2，可由于工艺上的问题及晶格失配等原因，截止目前尚难解决。另由于锗硅的熔点不太高，锗硅器件的性能对温度也比较敏感，所以对于高温等极端条件，锗硅器件也是难以胜任的。

发明内容

为克服解决上述问题，本发明提供一种工艺简单，稳定性好的氧化锶钛即钛酸锶晶体管。通过掺杂提供P型和N型钛酸锶薄膜材料，再相互叠层而成晶体二极管、晶体三极管、多基极晶体三极管和多发射极晶体三极管，可广泛地应用于各类电子学电路。本发明采用替位掺杂法，使用激光分子束外延，脉冲激光沉积，磁控溅射，电子束蒸发或分子束外延等制膜方法，在单晶基片(如LaAlO3，NbSrTiO3，SrTiO3等)上制备出N型钛酸锶Sr1-XLaxTiO3或SrAxTi1-XO3薄膜材料，其中A是Nb或Sb；制备出P型钛酸锶SrBxTi1-XO3薄膜材料，其中B是In或Mn。所有X的取值范围为0.005-0.6。把一层P型钛酸锶和一层N型钛酸锶外延在一起，这两层导电类型不同的钛酸锶薄膜在界面处就形成一个P-N结，这个P-N结就构成了钛酸锶晶体二极管；把一层P型钛酸锶和一层N型钛酸锶和另一层P型钛酸锶外延在一起，这三层钛酸锶薄膜就形成一个P-N-P结，这个P-N-P结就构成了P-N-P钛酸锶三极管；把一层N型钛酸锶，一层P型钛酸锶和另一层N型钛酸锶外延在一起，这三层钛酸锶薄膜就形成了一个N-P-N结，这个N-P-N结就构成了N-P-N钛酸锶三极管。另外本发明直接在P型钛酸锶基底上外延一层N型钛酸锶或在N型钛酸锶基底上外延一层P型钛酸锶，形成钛酸锶P-N结，用来制备钛酸锶二极管；或直接在P型钛酸锶基底上外延一层N型钛酸锶和另一层P型钛酸锶，形成钛酸锶P-N-P结，用来制备钛酸钡P-N-P三极管；或在N型钛酸锶基底上外延一层P型钛酸锶和另一层N型钛酸锶，形成钛酸锶N-P-N结，用来制备钛酸锶N-P-N三极管。

钛酸锶晶体管完全是用外延的方法制备P-N结，靠掺杂浓度来控制载流子浓度，钛酸锶晶体管电极的引出与封装，采用光刻，腐蚀或刻蚀，蒸镀电极。在钛酸锶P-N结或P-N-P或N-P-N结薄膜的上表面外延绝缘隔离层，即在刻蚀出集电极，基极和发射极的电极槽后，在其外表面外延一层ZrO2或SrTiO3或LaAlO3或BaTiO3或SiO2或Al2O3，然后再刻蚀出引电极孔，其后蒸镀金属层，光刻，刻蚀引线，而后进行封装。本发明提供的钛酸锶晶体管，采用全外延工艺，因此每层的层厚和载流子浓度都较锗硅晶体管更易控制，且结面更锐，而钛酸锶熔点高，稳定性好，故钛酸锶晶体管将成为一种广泛应用的电子器件，亦可发展成为钛酸锶集成电路。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明

实施例1，用激光分子束外延，在5.5mm×10mm×0.5mm的双面抛光的SrNb0.01Ti0.99O3的基底上，外延生长厚度为295nm的SrIn0.1Ti0.9O3薄膜，再将外延片切割成0.5mm×0.5mm的芯管，分别在每个管芯的上下表面用铟焊上Φ75μ的铜丝做电极，制备钛酸锶晶体二极管。

实施例2，用激光分子束外延，在2.5mm×10mm×0.5mm双面抛光的SrNb0.01Ti0.99O3基底上，先外延100nm厚的SrIn0.05Ti0.95O3薄膜，用一个硅片做的挡板，在外延片上方0.5mm的高度遮挡二分之一外延片表面，被遮挡部分为引电极之用。再在没被遮挡的二分之一SrIn0.05Ti0.95O3薄膜表面外延190nm厚的SrNb0.1Ti0.9O3薄膜。将外延片沿垂直挡板线的方向切成宽0.5mm的长条。掺铌N型基底做集电极C，掺铟P型薄膜层做基极B，最上面掺铌N型薄膜做发射极E，用铟焊上Φ50μ的铜丝做三个电极，制备钛酸锶N-P-N晶体三极管。

实施例3，用激光分子束外延，在Φ35mm×0.5mm的SrTiO3基底上，先外延205nm厚的SrIn0.05Ti0.95O3薄膜做集电极，在SrIn0.05Ti0.95O3的薄膜上外延150nm的SrNb0.05Ti0.95O3薄膜做基极，再在SrNb0.05Ti0.95O3薄膜上外延200nm的SrIn0.2Ti0.8O3薄膜做发射极E。用光刻和离子束刻蚀的方法分别刻蚀出Φ20μ-Φ30μ和Φ40-Φ50μ的半圆形基极B和集电极C的电极孔。在刻蚀好电极孔的外延片表面再外延395nm的SrTiO3做绝缘隔离层。在隔离层SrTiO3上光刻和刻蚀出三个电极引线孔后，在表面蒸镀205nm的铝，光刻和刻蚀出电极引线，压焊引线，封装管壳制备成钛酸锶P-N-P晶体三极管。

实施例4，按实施例3做，用SrMn0.05Ti0.95O3薄膜做集电极C，用SrMn0.5Ti0.5O3薄膜做发射极E。 实施例5，按实施例3做，用光刻和离子束刻蚀的方法，在Φ20μ-Φ30μ的园环上刻蚀三个基极B的电极孔，在Φ40μ-Φ50μ与上同心半园上刻蚀一个集极C的电极孔，制备三个基极B的钛酸钡P-N-P晶体三极管。 实施例6，按实施例3做，用SrSb0.02Ti0.98O3薄膜做集电极C，用SrIn0.1Ii0.9O3薄膜做基极B，用SrSb0.3Ti0.7O3薄膜做发射极E。制备N-P-N钛酸锶晶体三极管。

实施例7，按实施例3做，用光刻和离子束刻蚀的方法，在Φ30μ-Φ40μ的半园环上刻蚀一个基极B的电极孔，在Φ20μ与上同心园内刻蚀三个发射极E的电极孔，在Φ50μ-Φ60μ与上同心半园上刻蚀一个集极C的电极孔，制备三个发射极E的钛酸钡P-N-P晶体三极管。以上通过本发明的方法，掺杂提供P型和N型钛酸锶薄膜材料，再相互叠层而制成的晶体二极管、晶体三极管、多基极晶体三极管和多发射极晶体三极管，经实验测得它们的伏安特性曲线。从伏安特性曲线不难看出，其正反向特性都是非常好的。