[发明专利]一种改变锗单晶导电型号的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件制造工艺，具体涉及一种改变锗单晶导电型号的方法。

背景技术

半导体单晶的导电型号是一个重要的基本电学参数。依据单晶中主要依靠空穴或电子来导电分为p型半导体和n型半导体。目前，不同导电类型的锗单晶主要通过在锗熔体中掺入所需掺杂元素后拉制单晶而获得。而改变锗单晶的导电型号的方法主要包括离子注入法和常规热退火法。离子注入法是通过离子注入技术将掺杂元素注入样品内部，引起锗单晶内部性能发生变化。常规热退火法一般是在常规热处理炉中进行退火，又包括两种方法，一种是锗单晶片直接退火，退火产生的空穴与原生片中的电子发生补偿，使晶片的导电型号由n型转变为p型，这种导电型号的改变经低温再退火可以恢复为原生片时的型号；另一种是先在锗单晶片表面引入所需掺杂元素，退火使之扩散进入锗单晶内部，改变锗单晶的导电型号。常规热退火法虽然工艺简单，但耗时普遍较长；而离子注入法虽然耗时相对常规热处理法较短，但成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改变锗单晶导电型号的方法，用以快速实现n型锗单晶向p型锗单晶的转变，工艺简单易行、耗时短。

本发明采用的技术方案是：

1）在常温下，采用磁控溅射法在n型锗单晶片表面沉积90～110 nm厚的镍或金薄膜；

2）将表面沉积镍或金薄膜的n型锗单晶片，快速热处理炉中，通入保护气体，升温到725～875 ℃，保温30～180秒；

3）经步骤2）处理后表面沉积镍或金薄膜的n型锗单晶片，降温到195-205 ℃，于空气中冷却样品至常温。

所述的保护气体为氮气或氩气。所述的锗单晶片为不同生长方向的锗单晶，锗单晶为轻掺n型。

本发明具有的有益效果是：

本发明利用快速热处理法扩散镍或金改变n型锗单晶的导电型号，操作简单，效率高，可以得到载流子浓度分布均匀的p型锗单晶，可应用于太阳电池、红外、微电子等半导体材料领域。

具体实施方式

下面实施例中的所有锗单晶片在镀膜以前都先用丙酮超声15分钟，再用无水乙醇超声15分钟，之后用体积比为HNO₃（65-68%，分析纯）：HF（40%，分析纯）=2.5:1的混合液进行腐蚀抛光，去离子水漂洗，氮气枪吹干。

在常温下，采用磁控溅射法在n型锗单晶片表面沉积90～110 nm厚的镍或金薄膜。

在进行导电性能测试前，先将进行过快速热处理的样品浸泡在体积浓度约10%的氢氟酸中10秒以去除表面氧化层，然后经去离子水漂洗，氮气枪吹干。

实施例1：

取表面沉积镍薄膜的n型锗单晶片，放入快速热处理炉腔室中，通入氮气作保护气体，设置温度为725 ℃，待温度升高到该值时，保温60秒，停止加热，降温至195 ℃，拉出放有锗单晶片的支架，空冷样品至常温。测量锗片热处理前后导电型号变化情况，锗单晶片由n型转变为p型，电阻率减小

锗单晶片热处理前热处理后导电型号np电阻率（Ω·cm）358.88

实施例2：

取表面沉积镍薄膜的n型锗单晶片，放入快速热处理炉腔室中，通入氮气作保护气体，设置温度875 ℃，待温度升高到该值时，保温30秒，停止加热，降温至200℃，拉出放有锗单晶片的支架，空冷样品至常温。测量锗片热处理前后导电型号变化情况，锗单晶片由n型转变为p型，电阻率减小