一种带有电极的新型金刚石薄膜/GaN异质结的制备方法

摘要

本发明涉及一种带有电极的新型金刚石薄膜/GaN异质结的制备方法。属于半导体器件材料制造工艺技术领域。本发明是在n型GaN衬底上采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法制备一层p型纳米金刚石(p-NCD)薄膜，从而制备出一个p-NCD/n-GaN的异质结结构器件。本发明的目的是提供一种低成本、高质量的p-NCD/n-GaN异质结制备方法。其特点在于，采用微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）法首次在n型GaN上制备了p型纳米金刚石薄膜（p-NCD）形成异质结。所得到的器件具有制备方法简单，成本小，很好的整流特性，适用于高频电子器件，等优点。

主权项

一种带有电极的新型金刚石薄膜/GaN异质结的制备方法,其特征在于具有以下制备过程和步骤：n‑GaN衬底的清洗在纳米金刚石薄膜制备中，采用（111）择优取向的n‑GaN作为沉积金刚石的衬底；在丙酮中超声清洗5‑10分钟，用来去除表面的杂质，在用乙醇超声清洗5‑10分钟，去除上一步清洗过程中残留的丙酮，最后在重复上述步骤清洗一遍，然后用乙醇冲洗一遍，用氮气枪吹干待用；n‑GaN衬底的预处理为了增加金刚石薄膜的成核密度，使用1‑100nm粒径的金刚石微粉溶液并利用匀胶机对衬底进行旋涂预处理；在6000转∕分的转速下，对衬底滴7滴金刚石微粉溶液；处理结束后将衬底放入MPCVD装置的反应室内；用微波等离子体化学气相沉积法制备纳米金刚石薄膜用真空泵对MPCVD反应室抽真空至1.4×10^‑2Torr，逐步增加反应室压力，氢气流速和微波功率直到反应室压力为45Torr；氢气流速450 SCCM（Standard Cubic Centimeter per Minute，标准cm³/分钟），微波功率3.0KW；在温度大于700ºC的时候开通甲烷并逐步增加其流速到40SCCM；衬底温度控制在750‑1050ºC，生长时间为3小时；同时在生长的过程中通入10 SCCM硼烷气体，用来在纳米金刚石薄膜制备的过程中形成替位式杂质硼，使在n‑GaN衬底上直接沉积得到硼掺杂的p型纳米金刚石(p‑type Nano‑crystalline diamond, p‑NCD)薄膜；然后利用电子束蒸发法在样品上制备电极；在金刚石薄膜上采用的是Ti/Pt/Au三层复合电极，在GaN上采用的是Ti/Al/Au三层复合电极；该复合电极通过电子束蒸发法沉积的；该设备沉积电极需要在高真空的环境下，反应前将反应室的真空度抽到10^‑7Pa数量级以下；在使用电子束蒸发的机器将复合电极的材料依次蒸发到样品上，最后采用快速退火工艺对电极进行退火，退火温度为350‑500ºC，退火时间为20‑45分钟，最后制得带有电极的纳米金刚石薄膜/GaN异质结。