一种金刚石混合终端表面电导的制备方法

文档序号:1906860 发布日期:2021-11-30 浏览:24次 >En<

阅读说明:本技术 一种金刚石混合终端表面电导的制备方法 (Preparation method of diamond mixed terminal surface conductance ) 是由 任泽阳 张金风 王隆盛 何琦 陈军飞 操焰 王东 张进成 郝跃 于 2021-07-13 设计创作,主要内容包括:本发明提供的一种金刚石混合终端表面电导的制备方法,利用C-Si代替氢终端金刚石表面空气吸附层,采用原位刻蚀硅的方法作为Si的来源,在金刚石表面形成混合终端,制备C-H/C-Si混合终端金刚石,本发明操作简单,成本低廉,不需要复杂的工艺设备及步骤,就可以解决C-H表面金刚石电导不稳定的问题,提高金刚石表面电导特性。(The invention provides a preparation method of diamond mixed terminal surface conductance, which utilizes C-Si to replace a hydrogen terminal diamond surface air adsorption layer, adopts an in-situ silicon etching method as a Si source, forms a mixed terminal on the diamond surface, and prepares the C-H/C-Si mixed terminal diamond.)

一种金刚石混合终端表面电导的制备方法

技术领域

本发明属于微电子技术材料生长技术领域,具体涉及一种金刚石混合终端表面电导的制备方法。

背景技术

金刚石是在第三代宽禁带半导体材料GaN之后的新一代超宽禁带的半导体材料,具有许多独特的物理特性,如高击穿场强,高热导性,高硬度,高载流子迁移率,高化学稳定性,是制作电力电子器件的理想材料,可用于高频大功率器件、光学窗口、高能粒子探测器和强辐射的恶劣环境中。

金刚石常用的硼(B)和磷(P)作为掺杂,掺杂的激活能高、室温下难以有效的电离。现有技术在制备金刚石过程中,金刚石表面需要经过氢等离子体处理并暴露在空气中,该过程可以在金刚石表面会形成的一层高浓度的二维空穴气导电层,该层导电层具有不稳定的问题,使得金刚石的表面电导极易出现不稳定问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题,本发明提供了一种金刚石混合终端表面电导的制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现:

本发明提供的一种金刚石混合终端表面电导的制备方法包括:

选择微波等离子体化学气相沉积的单晶金刚石作为金刚石衬底以及选择高阻型硅片作为硅片衬底;

将所述硅片衬底上刻蚀与所述金刚石衬底大小一致的刻蚀坑;

将所述金刚石衬底放置在所述硅片衬底的方形坑内;

将包含金刚石衬底的硅片衬底,放置在微波等离子体化学气相沉积系统腔体内,按照预设的处理条件对包含所述金刚石衬底的硅片衬底进行混合终端处理;

对混合终端处理完成后获得的样品进行冷却处理,获得混合终端金刚石。

其中,所述金刚石衬底的厚度为0.3-1.0mm,所述硅片衬底的尺寸为2英寸,厚度为1-3mm,硅片电阻不小于3000Ω。所述刻蚀坑的深度为0.3-1.0mm。

可选的,所述将所述金刚石衬底放置在所述硅片衬底的刻蚀坑内包括:

将硅片衬底放在钼托上;

将金刚石衬底置于硅片衬底的刻蚀坑内。

可选的,所述按照预设的处理条件对包含所述金刚石衬底的硅片衬底进行混合终端处理包括:

在微波等离子体化学气相沉积系统腔体内,抽真空至真空度值低于10-6mbar;

按照氢气流量为200-1000sccm,反应室压力为80-120mbar,反应室温度为700-900℃,微波功率为1500-3000W,甲烷浓度为0.1-1%,处理时间为10-60min的处理条件对对包含所述金刚石衬底的硅片衬底进行混合终端处理。

可选的,所述对混合终端处理完成后获得的样品进行冷却处理,获得混合终端金刚石包括:

在对混合终端处理完成后,保持所述微波等离子体化学气相沉积系统腔体内的氢气流量不变,并停止通入甲烷以及关闭微波电源,对混合终端处理完成后获得的样品冷却10-30min,获得混合终端金刚石。

本发明提供的一种金刚石混合终端表面电导的制备方法,利用C-Si代替氢终端金刚石表面空气吸附层,采用原位刻蚀硅的方法作为Si的来源,在金刚石表面形成混合终端,制备C-H/C-Si混合终端金刚石,本发明操作简单,成本低廉,不需要复杂的工艺设备及步骤,就可以解决C-H表面金刚石电导不稳定的问题,提高金刚石表面电导特性。以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明提供的一种金刚石混合终端表面电导的制备方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。

实时例一

如图1所示,本发明提供的一种金刚石混合终端表面电导的制备方法包括:

S1,选择微波等离子体化学气相沉积的单晶金刚石作为金刚石衬底以及选择高阻型硅片作为硅片衬底;

S2,将所述硅片衬底上刻蚀与所述金刚石衬底大小一致的刻蚀坑;

S3,将所述金刚石衬底放置在所述硅片衬底的方形坑内;

S4,将包含金刚石衬底的硅片衬底,放置在微波等离子体化学气相沉积系统腔体内,按照预设的处理条件对包含所述金刚石衬底的硅片衬底进行混合终端处理;

S5,对混合终端处理完成后获得的样品进行冷却处理,获得混合终端金刚石。

其中,所述金刚石衬底的厚度为0.3-1.0mm,所述硅片衬底的尺寸为2英寸,厚度为1-3mm,硅片电阻不小于3000Ω。所述刻蚀坑的深度为0.3-1.0mm。

本发明提供的一种金刚石混合终端表面电导的制备方法,利用C-Si代替氢终端金刚石表面空气吸附层,采用原位刻蚀硅的方法作为Si的来源,在金刚石表面形成混合终端,制备C-H/C-Si混合终端金刚石,本发明操作简单,成本低廉,不需要复杂的工艺设备及步骤,就可以解决C-H表面金刚石电导不稳定的问题,提高金刚石表面电导特性。

作为本发明一种可选的实施方式,所述将所述金刚石衬底放置在所述硅片衬底的刻蚀坑内包括:

将硅片衬底放在钼托上;

将金刚石衬底置于硅片衬底的刻蚀坑内。

作为本发明一种可选的实施方式,所述按照预设的处理条件对包含所述金刚石衬底的硅片衬底进行混合终端处理包括:

在微波等离子体化学气相沉积系统腔体内,抽真空至真空度值低于10-6mbar;

按照氢气流量为200-1000sccm,反应室压力为80-120mbar,反应室温度为700-900℃,微波功率为1500-3000W,甲烷浓度为0.1-1%,处理时间为10-60min的处理条件对对包含所述金刚石衬底的硅片衬底进行混合终端处理。

作为本发明一种可选的实施方式,所述对混合终端处理完成后获得的样品进行冷却处理,获得混合终端金刚石包括:

在对混合终端处理完成后,保持所述微波等离子体化学气相沉积系统腔体内的氢气流量不变,并停止通入甲烷以及关闭微波电源,对混合终端处理完成后获得的样品冷却10-30min,获得混合终端金刚石。

实施例二

在具体实施时,本发明可以选择微波等离子体化学气相沉积的单晶金刚石作为金刚石衬底。具体制备欧姆接触结构过程如下:

选择微波等离子体化学气相沉积的单晶金刚石作为衬底,金刚石厚度0.3mm,同时选择2英寸高阻型硅片,硅片厚度1.0mm,硅片电阻3000Ω。

根据金刚石衬底的边长,采用深硅刻蚀工艺,在硅衬底上刻蚀与金刚石衬底大小一致的方形坑,刻蚀深度0.3mm。将硅片放在钼托上,将金刚石衬底置于硅衬底刻蚀坑内,然后将样品放入微波等离子体化学气相沉积系统腔体内,抽真空至真空度值低于10-6mbar;进行混合终端处理,处理过程中,氢气流量200sccm,反应室压力为80mbar,反应室温度为700℃,微波功率为1500W,甲烷浓度为0.1%,处理时间为10min。处理完成后,停止通入甲烷,保持氢气流量不变,关闭微波电源,在氢气的氛围中冷却10min,冷却完成后取出样品。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明的保护范围。

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