專利名稱：一種改變鍺單晶導(dǎo)電型號的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件制造工藝，具體涉及一種改變鍺單晶導(dǎo)電型號的方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體單晶的導(dǎo)電型號是一個(gè)重要的基本電學(xué)參數(shù)。依據(jù)單晶中主要依靠空穴或電子來導(dǎo)電分為P型半導(dǎo)體和η型半導(dǎo)體。目前，不同導(dǎo)電類型的鍺單晶主要通過在鍺熔體中摻入所需摻雜元素后拉制單晶而獲得。而改變鍺單晶的導(dǎo)電型號的方法主要包括離子注入法和常規(guī)熱退火法。離子注入法是通過離子注入技術(shù)將摻雜元素注入樣品內(nèi)部，引起鍺單晶內(nèi)部性能發(fā)生變化。常規(guī)熱退火法一般是在常規(guī)熱處理爐中進(jìn)行退火，又包括兩種方法，一種是鍺單晶片直接退火，退火產(chǎn)生的空穴與原生片中的電子發(fā)生補(bǔ)償，使晶片的導(dǎo)電型號由η型轉(zhuǎn)變?yōu)棣研?，這種導(dǎo)電型號的改變經(jīng)低溫再退火可以恢復(fù)為原生片時(shí)的型號；另一種是先在鍺單晶片表面引入所需摻雜元素，退火使之?dāng)U散進(jìn)入鍺單晶內(nèi)部，改變鍺單晶的導(dǎo)電型號。常規(guī)熱退火法雖然工藝簡單，但耗時(shí)普遍較長；而離子注入法雖然耗時(shí)相對常規(guī)熱處理法較短，但成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種改變鍺單晶導(dǎo)電型號的方法，用以快速實(shí)現(xiàn)η型鍺單晶向P型鍺單晶的轉(zhuǎn)變，工藝簡單易行、耗時(shí)短。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
1)在常溫下，采用磁控濺射法在η型鍺單晶片表面沉積90 110nm厚的鎳或金薄膜；
2)將表面沉積鎳或金薄膜的η型鍺單晶片，快速熱處理爐中，通入保護(hù)氣體，升溫到725 875 "C，保溫30 180秒；
3)經(jīng)步驟2)處理后表面沉積鎳或金薄膜的η型鍺單晶片，降溫到195-205°C，于空氣中冷卻樣品至常溫。所述的保護(hù)氣體為氮?dú)饣驓鍤?。所述的鍺單晶片為不同生長方向的鍺單晶，鍺單晶為輕摻η型。本發(fā)明具有的有益效果是
本發(fā)明利用快速熱處理法擴(kuò)散鎳或金改變η型鍺單晶的導(dǎo)電型號，操作簡單，效率高，可以得到載流子濃度分布均勻的P型鍺單晶，可應(yīng)用于太陽電池、紅外、微電子等半導(dǎo)體材料領(lǐng)域。
具體實(shí)施例方式下面實(shí)施例中的所有鍺單晶片在鍍膜以前都先用丙酮超聲15分鐘，再用無水乙醇超聲15分鐘，之后用體積比為HNO3 (65-68%，分析純)=HF (40%,分析純)=2.5:1的混合液進(jìn)行腐蝕拋光，去離子水漂洗，氮?dú)鈽尨蹈伞?br> 在常溫下，采用磁控濺射法在η型鍺單晶片表面沉積90 110 nm厚的鎳或金薄膜。在進(jìn)行導(dǎo)電性能測試前，先將進(jìn)行過快速熱處理的樣品浸泡在體積濃度約10%的氫氟酸中10秒以去除表面氧化層，然后經(jīng)去離子水漂洗，氮?dú)鈽尨蹈?。?shí)施例1
取表面沉積鎳薄膜的η型鍺單晶片，放入快速熱處理爐腔室中，通入氮?dú)庾鞅Ｗo(hù)氣體，設(shè)置溫度為725 °C，待溫度升高到該值時(shí)，保溫60秒，停止加熱，降溫至195 °C，拉出放有鍺單晶片的支架，空冷樣品至常溫。測量鍺片熱處理前后導(dǎo)電型號變化情況，鍺單晶片由η型轉(zhuǎn)變?yōu)镻型，電阻率減小
鍺單晶片熱處理前熱處理后導(dǎo)電型號ηP電阻率(Ω · cm)358. 88
實(shí)施例2
取表面沉積鎳薄膜的η型鍺單晶片，放入快速熱處理爐腔室中，通入氮?dú)庾鞅Ｗo(hù)氣體，設(shè)置溫度875 0C，待溫度升高到該值時(shí)，保溫30秒，停止加熱，降溫至200°C，拉出放有鍺單晶片的支架，空冷樣品至常溫。測量鍺片熱處理前后導(dǎo)電型號變化情況，鍺單晶片由η型轉(zhuǎn)變?yōu)镻型，電阻率減小
鍺單晶片熱處理前熱處理后導(dǎo)電型號ηP電阻率(Ω · cm)351. 99
實(shí)施例3
取表面沉積鎳薄膜的η型鍺單晶片，放入快速熱處理爐腔室中，通入氮?dú)庾鞅Ｗo(hù)氣體，設(shè)置溫度為875 °C，待溫度升高到該值時(shí)，保溫180秒，停止加熱，降溫至200 °C，拉出放有鍺單晶片的支架，空冷樣品至常溫。測量鍺片熱處理前后導(dǎo)電型號變化情況，鍺單晶片由η型轉(zhuǎn)變?yōu)镻型，電阻率減小
鍺單晶片熱處理前熱處理后導(dǎo)電型號ηP電阻率(Ω · cm)351. 46
實(shí)施例4
取表面沉積金薄膜的η型鍺單晶片，放入快速熱處理爐腔室中，通入氬氣作保護(hù)氣體，設(shè)置溫度為800°C，待溫度升高到該值時(shí)，保溫60秒，停止加熱，降溫至205 0C，拉出放有鍺單晶片的支架，空冷樣品至常溫。測量鍺片熱處理前后導(dǎo)電型號變化情況，鍺單晶片由η型轉(zhuǎn)變?yōu)镻型，電阻率減小
鍺單晶片熱處理前熱處理后導(dǎo)電型號ηP電阻率(Ω · cm)3523. 2權(quán)利要求
1.一種改變鍺單晶導(dǎo)電型號的方法，其特征在于該方法的步驟如下1)在常溫下，采用磁控濺射法在η型鍺單晶片表面沉積90 110nm厚的鎳或金薄膜；2)將表面沉積鎳或金薄膜的η型鍺單晶片，快速熱處理爐中，通入保護(hù)氣體，升溫到 725 875 "C，保溫30 180秒；3)經(jīng)步驟2)處理后表面沉積鎳或金薄膜的η型鍺單晶片，降溫到195-205°C，于空氣中冷卻樣品至常溫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改變鍺單晶導(dǎo)電型號的方法，其特征在于所述的保護(hù)氣體為氮?dú)饣驓鍤狻?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改變鍺單晶的導(dǎo)電型號的方法，其特征在于所述的鍺單晶片為不同生長方向的鍺單晶，鍺單晶為輕摻η型。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種改變鍺單晶導(dǎo)電型號的方法。在常溫下，采用磁控濺射法在n型鍺單晶片表面沉積90～110nm厚的鎳或金薄膜；將表面沉積鎳或金薄膜的n型鍺單晶片，于快速熱處理爐中，通入保護(hù)氣體，升溫到725～875℃，保溫30～180秒；經(jīng)處理后表面沉積鎳或金薄膜的n型鍺單晶片，降溫到195-205℃，于空氣中冷卻樣品至常溫。本發(fā)明利用快速熱處理法擴(kuò)散鎳或金改變n型鍺單晶的導(dǎo)電型號，操作簡單，效率高，可以得到載流子濃度分布均勻的p型鍺單晶，可應(yīng)用于太陽電池、紅外、微電子等半導(dǎo)體材料領(lǐng)域。
文檔編號H01L31/18GK102569527SQ20121004070
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月22日
發(fā)明者席珍強(qiáng), 徐敏, 杜平凡, 梁萍蘭 申請人:浙江理工大學(xué)