[发明专利]在硅衬底上制作台阶生长MgxZn1-xO薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在硅衬底上制作台阶生长Mg_xZn_1-xO薄膜的方法，属于半导体光电子材料制造技术领域。 

背景技术

1997年，ZnO薄膜受激发射的性能被报道。今天，ZnO薄膜已经成为一种宽禁带透明半导体光电子材料。当在ZnO中掺入Mg元素，形成Mg_xZn_1-xO合金薄膜，可以使其中的ZnO薄膜的禁带宽度进一步增大，在紫外发光器件和紫外探测器件等领域具有重要应用。申请号为200910066945.2、名称为“具有Al₂O₃缓冲层的硅衬底Mg_xZn_1-xO薄膜磁控溅射制备方法”的中国发明专利申请公开了一项制备Mg_xZn_1-xO薄膜的技术方案。该方案采用磁控溅射方法，先在硅衬底生长Al₂O₃缓冲层薄膜，然后再在Al₂O₃缓冲层薄膜上生长Mg_xZn_1-xO薄膜。该方法所采用的硅衬底与以往的蓝宝石、氮化镓衬底相比，价格低、易于切割，并且也使得所制备的薄膜器件具备了与电子工业领域的硅工艺集成微电子和光电子技术相兼容的前提。还解决了直接在硅衬底生长Mg_xZn_1-xO薄膜出现的晶格失配现象继而导致在衬底与薄膜之间存在很大应力的问题。制备出高质量的晶态Mg_xZn_1-xO薄膜，如构成薄膜的多晶晶粒大而均匀，形貌平整、无龟裂。另外，现有技术采用的缓冲层还有GaN、MgO以及低温ZnO薄膜。 

发明内容

然而，现有技术仍存在其不足，如果引入的缓冲层为GaN薄膜或者Al₂O₃薄膜，会在后续生长的Mg_xZn_1-xO薄膜中引入外来杂质，这些杂质会对Mg_xZn_1-xO薄膜的结构造成影响，从而严重影响Mg_xZn_1-xO薄膜包括光学特性在内的许多特性，尤其是电学特性，如引起类似于半导体掺杂效应带来的影响；如果引入的缓冲层为MgO或者低温ZnO薄膜，那么缓冲层中的Mg原子或Zn原子会向后续生长的Mg_xZn_1-xO薄膜中扩散，造成Mg_xZn_1-xO薄膜中的Mg原子或者Zn原子比例失调。因此，为了克服现有技术因引入缓冲层而带来的两方面的技术问题，同时保留采用硅衬底，我们发明了一种在硅衬底上制作台阶生长Mg_xZn_1-xO薄膜的方法。 

本发明在硅衬底上生长Mg_xZn_1-xO薄膜，其特征在于，在硅衬底上生长Mg_xZn_1-xO薄膜之前，在硅衬底表面制作规则分布的台阶，硅衬底表面因此被划分为顶层表面、底层表面两种，顶层表面、底层表面高度相差30～200nm，顶层表面面积之和小于底层表面面积之和。