一种砷化镓薄膜及其制备方法与流程

本申请涉及半导体器件，尤其涉及一种砷化镓薄膜及其制备方法。

背景技术：

1、由于砷化镓可以制成电阻率比硅或锗高3个数量级以上的半绝缘高阻材料，因此常用来制作集成电路衬底、红外探测器、γ光子探测器等，同时由于其电子迁移率比硅大5～6倍，因此砷化镓也在制作微波器件和高速数字电路方面得到重要应用，此外该砷化镓还可以用于制作转移器件─体效应器件。目前用砷化镓制成的半导体器件具有高频、高温、低温性能好、噪声小、抗辐射能力强等优点。

2、砷化镓薄膜作为砷化镓的半导体器件的核心，通常采用物理气相沉积技术进行制备，然而随着集成电路中电子元件的不断小型化，为了抑制短沟道效应，具有三维结构的鳍式场效晶体管得到了广泛的应用，但是该结构的深宽比较大，使得栅介质材料的均匀填充具有一定困难度，并且由于物理气相沉积技术对膜层的均匀性及厚度的控制能力有限，因此无法利用该技术在大深宽比的立体结构上均匀形成砷化镓薄膜。

技术实现思路

1、本申请提供了一种砷化镓薄膜及其制备方法，以解决现有技术中物理气相沉积技术难以在大深宽比的立体结构上均匀形成砷化镓薄膜。

2、第一方面，本申请提供了一种砷化镓薄膜的制备方法，所述制备方法包括：

3、对待沉积衬底进行预热，得到预热衬底；以及，

4、在真空条件下使镓源和砷源经过原子层沉积附着在所述预热衬底，得到砷化镓薄膜；

5、其中，所述原子层沉积的温度≤200℃；

6、所述原子层沉积的次数≥1。

7、可选的，所述在真空条件下使镓源和砷源经过原子层沉积附着在所述预热衬底，得到砷化镓薄膜，包括步骤：

8、在真空条件下向所述预热衬底的表面交替脉冲通入镓源和砷源，后采用惰性气体对所述预热衬底进行吹扫，以依次实现镓和砷的原子层沉积，得到砷化镓薄膜。

9、可选的，所述交替脉冲包括第一脉冲和第二脉冲，所述第一脉冲用于镓源通入到预热衬底上，所述第二脉冲用于砷源通入到预热衬底上；

10、所述第一脉冲的时间为0.001s～5s；

11、所述第二脉冲的时间为0.001s～1s。

12、可选的，所述吹扫的时间为1s～180s。

13、可选的，所述吹扫包括镓源吹扫和砷源吹扫；

14、所述镓源吹扫的时间为20s～60s；

15、所述砷源吹扫的时间为20s～60s。

16、可选的，所述预热的终点温度≤500℃。

17、可选的，所述镓源包括以下至少一种：

18、三甲基镓、三乙基镓、三氯化镓和三丙基镓；和/或，

19、可选的，所述砷源包括以下至少一种：

20、三甲基砷、三乙基砷和三(二甲氨基)砷。

21、可选的，所述衬底包括以下至少一种：

22、硅、蓝宝石和玻璃。

23、第二方面，本申请提供了一种砷化镓薄膜，所述砷化镓薄膜由第一方面所述的方法制备得到。

24、可选的，所述砷化镓薄膜包括衬底，以及多个砷化镓层，多个所述砷化镓层堆叠在所述衬底表面。

25、本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

26、本申请实施例提供的一种砷化镓薄膜的制备方法，先对衬底进行预热，再于真空条件下将镓源和砷源通过原子层沉积的方式附着在衬底表面，由于原子层沉积(ald)是一种自我限制的表面生长方式，具有高的台阶覆盖率和优异的膜层组分控制能力，可实现三维物体表面的同时覆膜，而当本申请首次采用ald技术沉积砷化镓薄膜时，限定原子层沉积的温度在200℃以下，可以得到具有良好三维保形性的砷化镓薄膜，并且薄膜厚度在单原子层量级的精确可控，因此该制备方法既能够与现有的半导体生产线兼容，又能够适合大规模生产，克服了物理气相沉积技术在大深宽比的立体结构上均匀形成砷化镓薄膜的技术难题，有利于砷化镓薄膜在电子学和光学领域的广泛应用。

技术特征：

1.一种砷化镓薄膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在真空条件下使镓源和砷源经过原子层沉积附着在所述预热衬底，得到砷化镓薄膜，包括步骤：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述交替脉冲包括第一脉冲和第二脉冲，所述第一脉冲用于镓源通入到预热衬底上，所述第二脉冲用于砷源通入到预热衬底上；

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述吹扫的时间为1s～180s。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述吹扫包括镓源吹扫和砷源吹扫；

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述预热的终点温度≤500℃。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述镓源包括以下至少一种：

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述衬底包括以下至少一种：

9.一种砷化镓薄膜，其特征在于，所述砷化镓薄膜由如权利要求1-8任一项所述的方法制备得到。

10.根据权利要求9所述的砷化镓薄膜，其特征在于，所述砷化镓薄膜包括衬底，以及

技术总结
本申请涉及半导体器件技术领域，尤其涉及一种砷化镓薄膜及其制备方法；所述制备方法包括：对待沉积衬底进行预热，得到预热衬底；以及，在真空条件下使镓源和砷源经过原子层沉积附着在所述预热衬底，得到砷化镓薄膜；其中，原子层沉积的温度≤200℃；原子层沉积的次数≥1；先预热衬底，再于真空条件下将镓源和砷源通过原子层沉积的方式附着在衬底表面，该方法通过首次采用ALD技术沉积砷化镓薄膜，并限定原子层沉积的温度在200℃以下，可以得到良好三维保形性的砷化镓薄膜，并且薄膜厚度精确可控在单原子层量级，因此该制备方法既能够与现有的半导体生产线兼容，又能够适合大规模生产，有利于砷化镓薄膜在电子学和光学领域的广泛应用。

技术研发人员：明帅强,王浙加,李明,夏洋
受保护的技术使用者：嘉兴中科微电子仪器与设备工程中心
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27