CN103114331A

CN103114331A - 一种单晶砷化镓薄膜制备技术

Info

Publication number: CN103114331A
Application number: CN2013100362629A
Authority: CN
Inventors: 向勇; 闫宗楷; 刘振鹏; 臧亮
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-01-31
Filing date: 2013-01-31
Publication date: 2013-05-22

Abstract

一种单晶砷化镓薄膜制备技术，属于半导体制造技术领域，该技术可以有效缓解生产难度，提高生产效率，其步骤包括：a.提供可供预处理的砷化镓基底；b.清洗；c.将清洗好的砷化镓基底送入真空的腔体中；d.在砷化镓基底上表面生长一层砷化铝；e.在砷化铝上生长砷化镓；f.刻蚀；g.抛光。本技术中砷化铝有效将砷化镓和砷化镓衬底分隔开，为后续工艺的剥离做准备，提高了效率，而且该技术利用了不同物质的腐蚀速率不同进行了砷化镓的分离，非常方便有效，它降低了制作成本和操作难度，具有很好的推广利用价值。

Description

一种单晶砷化镓薄膜制备技术

技术领域

本发明涉及一种半导体制造技术领域，尤其是一种单晶砷化镓薄膜制备技术。

背景技术

近年来，太阳能光伏发电在全球取得长足发展。常用光伏电池一般为多晶硅和单晶硅电池，然而由于原材料多晶硅的供应能力有限，加上国际炒家的炒作，导致国际市场上多晶硅价格一路攀升，近年来，由于受经济危机影响，价格有所下跌，但这种震荡的现状给光伏产业的健康发展带来困难。目前，技术上解决这一困难的途径有两条：一是采用薄膜太阳电池，二是采用聚光太阳电池，减小对原料在量上的依赖程度。常用薄膜电池转化率较低，因此新型的高倍聚光电池系统受到研究者的重视。聚光太阳电池是用凸透镜或抛物面镜把太阳光聚焦到几倍、几十倍，或几百倍甚至上千倍，然后投射到太阳电池上。这时太阳电池可能产生出相应倍数的电功率。它们具有转化率高，电池占地面积小和耗材少的优点。用于制备高倍聚光电池具有代表性的是砷化镓太阳电池。

砷化镓是制造砷化镓太阳电池重要的半导体材料。它可以制成电阻率比硅、锗高3个数量级以上的半绝缘高阻材料，用来制作集成电路衬底、红外探测器、γ光子探测器等。由于其电子迁移率比硅大5～6倍，故在制作微波器件和高速数字电路方面得到重要应用。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。由于砷化镓具有上述特点，目前广泛应用于航空航天领域，同时其也是目前单节太阳能电池中效率最高的一种。但是，由于砷化镓在高温下分解，故要生长理想化学配比的高纯的单晶材料，技术上要求比较高，能耗比较高，生产难度比较大，在业界成为一大难题。

发明内容

本发明的技术任务是针对上述现有技术中的不足提供一种单晶砷化镓薄膜制备技术，该技术可以有效缓解生产难度，提高生产效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该种单晶砷化镓薄膜制备技术，其步骤包括：a、提供可供预处理的砷化镓基底；b、清洗；c、将清洗好的砷化镓基底送入真空的腔体中；d、在砷化镓基底上表面生长一层砷化铝；e、在砷化铝上生长砷化镓；f、刻蚀；g、抛光。

所述的单晶砷化镓薄膜制备技术中，在步骤b中，对砷化镓基底依次用三氯乙烯溶液、丙酮溶液、酒精溶液和去离子水清洗之后，再用稀释的氢氟酸溶液清洗。

所述的单晶砷化镓薄膜制备技术中，在步骤d中，利用化学气相沉积工艺外延生长一层砷化铝；化学气相沉积工艺的温度为600-900摄氏度，沉积压强为13-16千帕。

所述的单晶砷化镓薄膜制备技术中，在步骤e中，利用化学气相沉积工艺外延生长砷化镓；化学气相沉积工艺的温度为500-800摄氏度，沉积压强为12-15千帕。

所述的单晶砷化镓薄膜制备技术中，在步骤f中，采用的刻蚀溶液为氢氟酸、氟化铵和水的混合溶液。

所述的单晶砷化镓薄膜制备技术中，在步骤g中，所述的抛光采用双面抛光工艺。

本发明具有以下突出的有益效果：

1、由于所述的单晶砷化镓薄膜制备技术中，在步骤d中，利用化学气相沉积工艺外延生长一层砷化铝；所述的单晶砷化镓薄膜制备技术中，在步骤e中，利用化学气相沉积工艺外延生长砷化镓，所以砷化铝有效将砷化镓和砷化镓基底分隔开，为后续工艺的剥离做准备，而且提高了效率。

2、由于所述的单晶砷化镓薄膜制备技术中，在步骤f中，采用的刻蚀溶液为氢氟酸、氟化铵和水的混合溶液，所以该技术利用了不同物质的腐蚀速率不同进行了砷化镓的分离，非常方便有效，同时降低了能耗、制作成本和操作难度。

附图说明

附图1是本发明的工艺流程图；

附图2是本发明的砷化镓制备示意图；

附图3是本发明的砷化镓刻蚀示意图；

附图4是本发明的砷化镓双面抛光示意图；

附图标记说明：1腔体，2砷化镓，3砷化铝，4砷化镓基底，5刻蚀溶液，6处理容器，7抛头，8抛光平台，9抛光垫。

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4所示，该种单晶砷化镓薄膜制备技术，其步骤包括：S1、提供可供预处理的砷化镓基底4；S2、清洗；S3、将清洗好的砷化镓基底4送入真空的腔体1中；S4、在砷化镓基底4上表面生长一层砷化铝3；S5、在砷化铝3上生长砷化镓2；S6、刻蚀；S7、抛光。

首先进行S1，提供可供预处理的砷化镓基底4，检查结构完整，无裂痕。

接着进行步骤S2，对砷化镓基底4依次用三氯乙烯溶液、丙酮溶液、酒精溶液和去离子水清洗之后，再用稀释的氢氟酸清洗。在本实施例中，在氯乙烯溶液、丙酮溶液、酒精溶液和去离子水中均采用超声波清洗，清洗时间为6分钟；最后用稀释的氢氟酸溶液(HF∶H₂O＝1∶50)清洗两分钟。

接着进行步骤S3，将清洗好的砷化镓基底4送入真空的腔体1中；该步骤的关键是将砷化镓基底4平整地放在真空的腔体1底面上。

接着进行步骤S4，利用化学沉积方法外延生长一层砷化铝3，化学气相沉积工艺的温度为600-900摄氏度，沉积压强为13-16千帕。在本实施例中，化学气相沉积工艺的温度为720摄氏度，沉积压强为13.227千帕。

接着进行步骤S5，利用化学沉积方法外延生长砷化镓2，化学气相沉积工艺的温度为500-800摄氏度，沉积压强为12-15千帕。在本实施例中，化学气相沉积工艺的温度为590摄氏度，沉积压强为12.232千帕。

接着进行步骤S6，采用的刻蚀溶液5为氢氟酸、氟化铵和水的混合溶液，该步骤在处理容器6中进行。由于氢氟酸、氟化铵和水的混合溶液腐蚀砷化铝3的速度远大于腐蚀砷化镓2的速度，所以当砷化铝3腐蚀完毕后，即可剥离砷化镓2。

接着进行步骤S7，抛光采用双面抛光工艺。双面抛光工艺采用双面抛光机来实现，双面抛光机不仅在抛光平台8上装有抛光垫9，在抛头7(上盘)上也装有抛光垫9，双垫之间采用采用游龙盘装载砷化镓2，游龙盘也称载体盘，薄于砷化镓2厚度；抛光液由抛头7(上盘)采用多孔注入方式加至双垫之间。采用双面抛光的益处在于，它简化了工艺。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述所述技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术对以上实施例所做的任何改动修改、等同变化及修饰，均属于本技术方案的保护范围。

Claims

1.一种单晶砷化镓薄膜制备技术，其特征是，其步骤包括：a、提供可供预处理的砷化镓基底；b、清洗；c、将清洗好的砷化镓基底送入真空的腔体中；d、在砷化镓基底上表面生长一层砷化铝；e、在砷化铝上生长砷化镓；f、刻蚀；g、抛光。

2.根据权利要求1所述的一种单晶砷化镓薄膜制备技术，其特征是，在步骤b中，对砷化镓基底依次用三氯乙烯溶液、丙酮溶液、酒精溶液和去离子水清洗之后，再用稀释的氢氟酸清洗。

3.根据权利要求1所述的一种单晶砷化镓薄膜制备技术，其特征是，在步骤d中，利用化学气相沉积工艺外延生长一层砷化铝；化学气相沉积工艺的温度为600-900摄氏度，沉积压强为13-16千帕。

4.根据权利要求1所述的一种单晶砷化镓薄膜制备技术，其特征是，在步骤e中，利用化学气相沉积工艺外延生长砷化镓；化学气相沉积工艺的温度为500-800摄氏度，沉积压强为12-15千帕。

5.根据权利要求1所述的一种单晶砷化镓薄膜制备技术，其特征是，在步骤f中，采用的刻蚀溶液为氢氟酸、氟化铵和水的混合溶液。

6.根据权利要求1所述的一种单晶砷化镓薄膜制备技术，其特征是，在步骤g中，抛光为双面抛光。