[发明专利]氧化物膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及到一种氧化物膜的制备方法。

背景技术

氧化物材料是人类最早认识并加以利用的化合物材料。氧化物的材料涵盖超导体、导体、半导体和绝缘体，在工业、农业、太空、医药等众多领域都有广泛的应用。特别是近年来在平板显示器，发光器件，太阳能电池，气体传感器，光电转换器方面都有突出表现。

通常氧化物膜的制备方法有：MBE，MOCVD，脉冲激光沉积，磁控溅射，喷涂热分解，溶胶-凝胶等。其中磁控溅射是商用的氧化物膜的制备方法，其成熟的工艺已用于ITO薄膜的商业化生成，但这种方法存在设备投资大，沉积效率低等缺点；喷涂热分解技术和溶胶-凝胶法可以大幅度降低制备成本，但薄膜性能不够理想。MBE和MOCVD是目前主流的半导体材料制备方法。它们都能精确地控制薄膜的结晶质量，掺杂浓度，界面平整度以及膜厚度。但两者都有设备复杂昂贵，生长成本及后期维护成本高的问题。且MOCVD使用有机金属源，不可避免地会对人体及环境产生一定的危害。

中国专利CN200710118635.1“氧化物的化学气相沉积制备装置及制备方法”提出了一种化学气相沉淀技术，其主要原理是利用金属自身蒸气作为反应源，利用惰性气体携带到衬底，可以在常压或低压下工作。专利CN102181921A“采用金属源化学气相沉积技术制备极性可控氧化锌的方法”，采用上述的化学气相沉积技术制备出了极性可控的氧化锌薄膜。专利CN201010141024.0“采用金属源化学气相沉积技术制备掺杂氧化锌的方法”，采用上述的化学气相沉积技术制备了掺杂可控的氧化锌薄膜。但由于具有适宜蒸气压的金属较少，导致采用该方法可制备的金属氧化物膜有限。

本发明提出一种化学气相沉积法来制备氧化物膜，特征在于：以氧化物粉末和高纯石墨粉(C)的混合物作为源材料，在惰性气体下发生还原反应，生成中间价态氧化物气体，随惰性气体携带到衬底，并在衬底表面与含氧气体发生反应生成氧化物膜。还可用于制备掺杂氧化物膜。由于石墨(C)的强还原性，使得氧化物或氧化物中间价态气体的蒸气分压增加，从而扩大了可制备氧化物膜的范围，特别是一些目前难以用其他方法制备的氧化物膜。由于石墨(C)的蒸汽压很小，在1600摄氏度时，只有1e-8mmHg。在氧化氛围下，微量的石墨蒸气压生成气态的一氧化碳或二氧化碳，作为尾气排放掉。因此，用石墨，特别是高纯石墨(C)对氧化物膜的纯度和晶体质量没有影响。而且，这种制备氧化物膜的方法还有如下优点：直接采用氧化物粉末和石墨(C)粉作为源材料，采用惰性作载气，不用超高真空环境，可以在室温或低压下工作，具有制备成本低，工艺简单、环保，能很好地满足节能环保的要求。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种氧化物膜的制备方法，直接采用氧化物粉末和石墨粉作为源材料，采用惰性作载气，不须超高真空环境，可以在室温或低压下工作，具有制备成本低，工艺简单、环保，能很好地满足节能环保的要求。

本发明提供一种氧化物膜的制备方法，包括如下步骤：

步骤S1：将氧化物粉末和石墨粉混合，放入反应舟中，反应舟放入石英反应管内；

步骤S2：将清洗、吹干后的衬底放在衬底托上，放入石英反应管内；

步骤S3：向石英反应管和反应舟内中分别通入惰性气体；

步骤S4：加热石英反应管；

步骤S5：调节反应舟和衬底的工作温度，调节石英反应管内的工作压力，向石英反应管内通入含氧气体，设定生长时间，在衬底上沉积氧化物薄膜，完成制备。

本发明的有益效果是，扩大了氧化物膜的制备范围，不仅可用于制备金属氧化物膜，也可用于制备非金属氧化物膜，特别是一些目前难以用其他方法制备的氧化物膜。

附图说明

为进一步说明本发明的具体技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中：

图1是本发明的制备方法流程图；

图2是高度择优取向{-201}系列晶面氧化镓薄膜的XRD衍射图；

图3是多晶氧化镓薄膜的XRD衍射图；

图4是掺钼氧化锌纳米腔的表面形貌图。

具体实施方式

请参阅图1所示，本发明提供一种在化学生长反应装置中生长氧化物膜的制备方法，包括如下步骤：