[发明专利]一种基于氧化物的半导体膜制备方法

说明书

本发明公开了一种基于氧化物的半导体膜制备方法，包括以下步骤：步骤一、在包含有体积分数为85～90％的氮气气体中，在1～1.5Pa的水分压下直流溅射方法将基板输送至溅射靶的正上方，制成50～60nm的氧化物薄膜，所述溅射靶采用以氧化物的形式含有金属氧化物烧结体构成；步骤二、将所述基板在含氮氧化物的环境中以100～200℃/min的升温速率升温至120～400℃，热处理10～80min，制得氧化物半导体膜。提供了一种基于氧化物的半导体膜制备方法，能够通过对于制备中各参数的控制制备出高载流子迁移率的氧化物半导体膜。

技术领域

本发明涉及氧化物半导体膜，尤其涉及一种基于氧化物的半导体膜制备方法。

背景技术

通常将禁带宽度小于2eV的材料称为半导体。随着禁带宽度不同在室温下其电导率不同。由于热激发(或者光激发，电激发等)满带中的电子进人导带，这样在满带中出现空穴，在导带中出现电子，空穴和电子都是电荷载流子。当存在杂质时，在禁带中出现杂质能级，杂质原子能给出电子的，其能级为施主能级，该半导体为n型半导体。杂质原子能接收电子的，其能级为受主能级，该半导体为P型半导体。对于n型半导体，电子激发进入导带，成为主要载流子；对于p型半导体，空穴激发进入满带，成为主要载流子。温度越高被激发的载流子越多，则薄膜的电阻率越小，半导体薄膜具有负的电阻温度系数。

随着制备半导体薄膜的技术不同，在结构上可分为单晶，多晶和无定形薄膜。同质或异质外延生长的Si、Ga、As半导体薄膜是构成大规模集成电路的极重要材料。多晶半导体薄膜是尺寸大小按某种分布的晶粒构成的。这些晶粒取向是随机分布的。在晶粒内部原子按周期排列，在晶粒边界存在着大量缺陷，这样就形成了多晶半导体膜，具有不同的电学和光学特性。当膜中原子的排列短程有序而长程无序时，称为无定形半导体薄膜，例如射频或微波等离子体化学气相沉积的非晶硅薄膜，它是非晶硅太阳能电池的主要材料。

发明内容

本发明为解决目前的技术不足之处，提供了一种基于氧化物的半导体膜制备方法，能够通过对于制备中各参数的控制制备出高载流子迁移率的氧化物半导体膜。

本发明提供的技术方案为：一种基于氧化物的半导体膜制备方法，包括以下步骤：

步骤一、在包含有体积分数为85～90％氮气的气体中，在1～1.5Pa的水分压下直流溅射方法将基板输送至溅射靶的正上方，制成50～60nm的氧化物薄膜，所述溅射靶采用以氧化物的形式含有金属氧化物烧结体构成；

其中，根据制备条件控制氮气体积分数η满足：

式中，f为第一校正系数，ω为金属氧化物中镓的原子数占镓和铟的原子数总数的比例，P为水分压，h为氧化物薄膜的目标厚度，R为金属氧化物烧结体的电阻率，t为溅射时间；

步骤二、将所述基板在含氮氧化物的环境中以100～200℃/min的升温速率升温至120～400℃，制得氧化物半导体膜；

其中，控制热处理温度T满足：

式中，χ为第二校正系数，ω′为掺杂元素的比例，V为升温速率。

优选的是，所述溅射靶包含Zn、Al、W中至少一种掺杂元素。

优选的是，所述掺杂元素占所述溅射靶中所含全部元素的比例为1～10mol％。

优选的是，

所述金属氧化物为含有铟和镓的氧化物。

优选的是，

所述金属氧化物中镓的原子数为镓和铟的原子数总数的20～40％。

优选的是，所述金属氧化物烧结体的电阻率为10^-1～10^-3Ω·cm。