本技术介绍了一种利用快速熔融法生长优质氧化镓薄膜的新方法。该方法首先选用氧化镓单晶基底,接着在其上生长一层绝缘层,并通过图案化工艺形成生长空间,以促进第一晶体的生长。
背景技术
氧化镓半导体的禁带宽度约为4.9eV,击穿电场强度高达8MV/cm,远高于硅(Si)、碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)等半导体材料。禁带宽度越大意味着器件承受的电压和临界电场就越高,器件的输出功率也就越大,同时,禁带宽度越大,器件的化学稳定性就会越高,从而可使功率器件能够在更恶劣的环境下工作,大大提高了系统的稳定性和可靠性。另外,氧化镓的理论损耗是硅的1/3000、碳化硅的1/6、氮化镓的1/3,即在SiC比Si已经降低86%损耗的基础上再降低86%的损耗。因为氧化镓半导体具有如此优越的物理性能、高的热稳定性和化学稳定性、低的能量损耗、良好的可控性和成本低等优点,故其在制造高温、高功率电子器件、日盲紫外光电子器件、紫外透明导电电极等方面展现了巨大的潜力。
高质量的氧化镓外延薄膜是设计和制造各种类型的光学和电学器件的必要条件,避免不良杂质和尽量减少结构缺陷,如位错、层错和外延薄膜中的点缺陷,是改善材料的性能,开拓材料应用前景的重要方法。经过多年的研究,已经有几种外延生长方法被开发并用于氧化镓薄膜的生长,如分子束外延(MBE)、氢化物气相外延(HVPE)、金属有机物化学气相沉积(MOCVD)、脉冲激光沉积(PLD)和雾状气相沉积(mist-CVD)等,比如CN113053731A公开的一种镓金属薄膜的制作方法以及氮化镓衬底的保护方法利用金属有机化学气相沉积法(MOCVD)技术生长镓薄膜;但上述方法中,分子束外延(MBE)生长出的薄膜质量高,但沉积速率极慢,成本高,工艺复杂度高;氢化物气相外延(HVPE)生长速率较快,成本低,但是生长出的薄膜质量低,工艺复杂度较高;金属有机物化学气相沉积(MOCVD)生长速率较快,生长出的薄膜质量好,但是MOCVD使用的设备较为复杂,反应环境要求较高,工艺操作较为繁琐,大大增加了生产成本;脉冲激光沉积(PLD)生长速率快,成膜质量较高,但是其工艺复杂度高,成本高;雾状气相沉积(mist-CVD)生长速率快,生产成本低,工艺操作简单,环境要求低,但是生长出的氧化镓薄膜质量低。
因此,有必要研发一种操作简单、成本低,可以生长高质量氧化镓薄膜的方法。
实现思路