[发明专利]一种偏压辅助半导体薄膜、制备方法及其应用

说明书

本发明属于半导体领域，具体涉及一种偏压辅助半导体薄膜、制备方法及其应用。所述制备方法首先将设备背景抽真空，然后向腔室内通入氩气和氧气并转动闸板阀调节工作压强，随后先预溅射以确保功率稳定、正常起辉，最后设置Gasubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;靶材的射频功率和Al靶材的直流功率，待达到溅射时间后依次关闭设备。所述偏压辅助半导体薄膜的制备方法，通过在溅射过程中施加偏压来达到调整铝含量的目的；另外经检测可知，当施加偏压时能改善薄膜的结晶质量，同时薄膜中不含有任何其他杂质，并且薄膜密集地填充着大小均匀的等轴颗粒以及表面没有观察到明显的缺陷，相应探测器光电性能优异。

技术领域

本发明属于半导体领域，具体涉及一种偏压辅助半导体薄膜、制备方法及其应用。

背景技术

半导体作为制备新材料的基础材料推动了科技革命的发展，现如今人们生活中的信息化和智能化设备都与半导体技术密切相关。同时半导体材料也广泛应用于电力电子、光电子、集成电路芯片等诸多领域。

特别是氧化镓（Ga₂O₃），近年来由于其具有多态性、高化学性和物理稳定性引起了广泛的关注。Ga₂O₃是一种宽禁带半导体，禁带宽度为4.5~5.0eV，介电常数为10.2~14.2，还有着低成本以及高击穿场强（~8 MV/cm）等优势，已广泛应用于深紫外光电探测器，深紫外透明电极，太阳能水分裂膜和场效应晶体管。然而在许多应用中，如载流子限制或深紫外光电子学，需要更大的带隙。

研究表明，掺杂Al元素可以显著增大Ga₂O₃的带隙宽度，来扩大并增强Ga₂O₃的光学性质，因此掺杂后得到的氧化铝镓（(Al_xGa_1–x)₂O₃）薄膜在超宽带隙材料和光电器件领域受到越来越多的关注。然而，目前手段多通过改变溅射功率、气体浓度等方式来调整薄膜中Al离子含量，但此类方法并不能稳定控制Al离子含量。

故基于此，提出本发明技术方案。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种偏压辅助半导体薄膜、制备方法及其应用。所述偏压辅助半导体薄膜的制备方法，通过在溅射过程中施加偏压来达到调整铝含量的目的；另外经检测可知，当施加偏压时能改善薄膜的结晶质量，同时薄膜中不含有任何其他杂质，并且薄膜密集地填充着大小均匀的等轴颗粒以及表面没有观察到明显的缺陷，相应探测器光电性能优异。

本发明的方案是，提供一种偏压辅助半导体薄膜的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

（1）将衬底清洗、烘干，得到干净衬底；

（2）将所述干净衬底放入磁控溅射设备的腔室内部，对所述腔室内部减压并对所述干净衬底加热；

（3）再向所述腔室内部通入氩气和氧气，并对所述干净衬底施加偏压；

（4）然后调整工作压强，并对所述干净衬底进行预溅射，以确保功率稳定及正常起辉；

（5）设置所述干净衬底的转速，并调整Ga₂O₃靶材射频功率和Al靶材直流功率，对所述干净衬底进行溅射；

（6）待溅射完毕后，将所述干净衬底进行退火，即得到所述偏压辅助半导体薄膜。

优选地，步骤（1）中，将衬底在超声容器中分别用乙醇、丙酮、去离子水超声清洗8~12min，然后通过氮气枪吹干，得到干净衬底。