一種改變鍺單晶導電型號的方法
2023-05-29 06:05:31 3
專利名稱：一種改變鍺單晶導電型號的方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體器件製造工藝，具體涉及一種改變鍺單晶導電型號的方法。
背景技術：
半導體單晶的導電型號是一個重要的基本電學參數。依據單晶中主要依靠空穴或電子來導電分為P型半導體和η型半導體。目前，不同導電類型的鍺單晶主要通過在鍺熔體中摻入所需摻雜元素後拉制單晶而獲得。而改變鍺單晶的導電型號的方法主要包括離子注入法和常規熱退火法。離子注入法是通過離子注入技術將摻雜元素注入樣品內部，引起鍺單晶內部性能發生變化。常規熱退火法一般是在常規熱處理爐中進行退火，又包括兩種方法，一種是鍺單晶片直接退火，退火產生的空穴與原生片中的電子發生補償，使晶片的導電型號由η型轉變為ρ型，這種導電型號的改變經低溫再退火可以恢復為原生片時的型號；另一種是先在鍺單晶片表面引入所需摻雜元素，退火使之擴散進入鍺單晶內部，改變鍺單晶的導電型號。常規熱退火法雖然工藝簡單，但耗時普遍較長；而離子注入法雖然耗時相對常規熱處理法較短，但成本較高。
發明內容
本發明的目的在於提供一種改變鍺單晶導電型號的方法，用以快速實現η型鍺單晶向P型鍺單晶的轉變，工藝簡單易行、耗時短。本發明採用的技術方案是
1)在常溫下，採用磁控濺射法在η型鍺單晶片表面沉積90 110nm厚的鎳或金薄膜；
2)將表面沉積鎳或金薄膜的η型鍺單晶片，快速熱處理爐中，通入保護氣體，升溫到725 875 "C，保溫30 180秒；
3)經步驟2)處理後表面沉積鎳或金薄膜的η型鍺單晶片，降溫到195-205°C，於空氣中冷卻樣品至常溫。所述的保護氣體為氮氣或氬氣。所述的鍺單晶片為不同生長方向的鍺單晶，鍺單晶為輕摻η型。本發明具有的有益效果是
本發明利用快速熱處理法擴散鎳或金改變η型鍺單晶的導電型號，操作簡單，效率高，可以得到載流子濃度分布均勻的P型鍺單晶，可應用於太陽電池、紅外、微電子等半導體材料領域。
具體實施例方式下面實施例中的所有鍺單晶片在鍍膜以前都先用丙酮超聲15分鐘，再用無水乙醇超聲15分鐘，之後用體積比為HNO3 (65-68%，分析純)=HF (40%,分析純)=2.5:1的混合液進行腐蝕拋光，去離子水漂洗，氮氣槍吹乾。
在常溫下，採用磁控濺射法在η型鍺單晶片表面沉積90 110 nm厚的鎳或金薄膜。在進行導電性能測試前，先將進行過快速熱處理的樣品浸泡在體積濃度約10%的氫氟酸中10秒以去除表面氧化層，然後經去離子水漂洗，氮氣槍吹乾。實施例1
取表面沉積鎳薄膜的η型鍺單晶片，放入快速熱處理爐腔室中，通入氮氣作保護氣體，設置溫度為725 °C，待溫度升高到該值時，保溫60秒，停止加熱，降溫至195 °C，拉出放有鍺單晶片的支架，空冷樣品至常溫。測量鍺片熱處理前後導電型號變化情況，鍺單晶片由η型轉變為P型，電阻率減小
鍺單晶片熱處理前熱處理後導電型號ηP電阻率(Ω · cm)358. 88
實施例2
取表面沉積鎳薄膜的η型鍺單晶片，放入快速熱處理爐腔室中，通入氮氣作保護氣體，設置溫度875 0C，待溫度升高到該值時，保溫30秒，停止加熱，降溫至200°C，拉出放有鍺單晶片的支架，空冷樣品至常溫。測量鍺片熱處理前後導電型號變化情況，鍺單晶片由η型轉變為P型，電阻率減小
鍺單晶片熱處理前熱處理後導電型號ηP電阻率(Ω · cm)351. 99
實施例3
取表面沉積鎳薄膜的η型鍺單晶片，放入快速熱處理爐腔室中，通入氮氣作保護氣體，設置溫度為875 °C，待溫度升高到該值時，保溫180秒，停止加熱，降溫至200 °C，拉出放有鍺單晶片的支架，空冷樣品至常溫。測量鍺片熱處理前後導電型號變化情況，鍺單晶片由η型轉變為P型，電阻率減小
鍺單晶片熱處理前熱處理後導電型號ηP電阻率(Ω · cm)351. 46
實施例4
取表面沉積金薄膜的η型鍺單晶片，放入快速熱處理爐腔室中，通入氬氣作保護氣體，設置溫度為800°C，待溫度升高到該值時，保溫60秒，停止加熱，降溫至205 0C，拉出放有鍺單晶片的支架，空冷樣品至常溫。測量鍺片熱處理前後導電型號變化情況，鍺單晶片由η型轉變為P型，電阻率減小
鍺單晶片熱處理前熱處理後導電型號ηP電阻率(Ω · cm)3523. 2權利要求
1.一種改變鍺單晶導電型號的方法，其特徵在於該方法的步驟如下1)在常溫下，採用磁控濺射法在η型鍺單晶片表面沉積90 110nm厚的鎳或金薄膜；2)將表面沉積鎳或金薄膜的η型鍺單晶片，快速熱處理爐中，通入保護氣體，升溫到 725 875 "C，保溫30 180秒；3)經步驟2)處理後表面沉積鎳或金薄膜的η型鍺單晶片，降溫到195-205°C，於空氣中冷卻樣品至常溫。
2.根據權利要求1所述的一種改變鍺單晶導電型號的方法，其特徵在於所述的保護氣體為氮氣或氬氣。
3.根據權利要求1所述的一種改變鍺單晶的導電型號的方法，其特徵在於所述的鍺單晶片為不同生長方向的鍺單晶，鍺單晶為輕摻η型。
全文摘要
本發明公開了一種改變鍺單晶導電型號的方法。在常溫下，採用磁控濺射法在n型鍺單晶片表面沉積90～110nm厚的鎳或金薄膜；將表面沉積鎳或金薄膜的n型鍺單晶片，於快速熱處理爐中，通入保護氣體，升溫到725～875℃，保溫30～180秒；經處理後表面沉積鎳或金薄膜的n型鍺單晶片，降溫到195-205℃，於空氣中冷卻樣品至常溫。本發明利用快速熱處理法擴散鎳或金改變n型鍺單晶的導電型號，操作簡單，效率高，可以得到載流子濃度分布均勻的p型鍺單晶，可應用於太陽電池、紅外、微電子等半導體材料領域。
文檔編號H01L31/18GK102569527SQ20121004070
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月22日 優先權日2012年2月22日
發明者席珍強, 徐敏, 杜平凡, 梁萍蘭 申請人:浙江理工大學