[发明专利]一种用于生长单一晶向氧化锌的预处理方法

说明书

本发明公开了用于生长单一晶向氧化锌的预处理方法，属于半导体技术领域，本发明实施例通过将清洗好的衬底放入反应腔室中；开启罗茨泵和前级泵，并在抽真空的同时对样品盘、载气通道和腔室壁进行加热，在加热的过程中吹载气；当所述腔室壁的温度达到第一预定温度时，关闭载气，并开启分子泵；当所述腔室壁的温度达到第二预定温度时，关闭所述分子泵，并打开载气；当所述样品盘温度在第一温度范围内变化，且，所述载气通道和所述腔室壁在第二温度范围内变化时，开始后续沉积工艺的技术手段，实现了较好制备单晶氧化锌薄膜的技术效果。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种用于生长单一晶向氧化锌的预 处理方法。

背景技术

随着半导体技术的不断发展，半导体薄膜在微电子、光学、信息学等高新 技术产业中发挥出十分重要的作用，发展高晶体质量半导体薄膜的制备与掺杂 技术，特别是对于第三代半导体材料ZnO薄膜的制备、表征、掺杂极其特性 研究，对于包括紫外波段发光材料、紫外探测器，高集成度光子学与电子学器 件、太阳能电池等面向新能源的重要应用领域具有十分重要的意义。

氧化锌作为一种新型的Ⅱ－Ⅵ族直接带隙宽禁带化合物，具有大的室温禁 带宽度3.37eV，而且自由激子结合能高达60meV，作为半导体材料越来越受 到人们的重视。与其它宽禁带半导体材料相比，ZnO薄膜生长温度低，抗辐射 性好，受激辐射有较低的阈值功率和很高的能量转换效率，这些优点使ZnO 正成为光电子、微电子、信息等高新技术在十二五之后赖以继续发展的关键基 础材料。

同时，单晶氧化锌比多晶氧化锌在电学特性和光学特性上有更大的优势， 单晶氧化锌具有高透明度、低电阻、高载流子迁移率等诸多优良特性，对于制 备太阳能电池的透明导电薄膜，半导体器件等领域有着非常重要的意义。

但是，发明人在研发和生产实践过程中发现现有技术存在如下问题：

目前生长氧化锌薄膜的方法有很多种，比如化学气相沉积(CVD)、磁控 溅射、分子束外延(MBE)、激光脉冲沉积(PLD)和原子层沉积(ALD)等。 其中化学气相沉积技术(CVD)和原子层沉积技术(ALD)由于制备的氧化锌 薄膜结晶质量较差，往往呈现的是多晶向的薄膜，很大程度的限制了其在半导 体行业的应用。因此，需要寻求一种好的实验方法，可以有效的制备单晶氧化 锌薄膜。

发明内容

本发明实施例通过提供一种用于生长单一晶向氧化锌的预处理方法，解决 了现有技术中制备氧化锌薄膜结晶质量较差、呈现的是多晶向薄膜的技术问 题，实现了较好制备单晶氧化锌薄膜的技术效果。

本发明实施例提供了一种用于生长单一晶向氧化锌的预处理方法，所述方 法包括：将清洗好的衬底放入反应腔室中；开启罗茨泵和前级泵，并在抽真空 的同时对样品盘、载气通道和腔室壁进行加热，在加热的过程中吹载气；当所 述腔室壁的温度达到第一预定温度时，关闭载气，并开启分子泵；当所述腔室 壁的温度达到第二预定温度时，关闭所述分子泵，并打开载气；其中，所述第 二预定温度高于所述第一预定温度，当所述样品盘温度在第一温度范围内变 化，且，所述载气通道和所述腔室壁在第二温度范围内变化时，开始后续沉积 工艺。

进一步的，在所述将清洗好的衬底放入反应腔室中之前，所述方法还包括： 采用蓝宝石清洗步骤对所述衬底进行清洗。

进一步的，所述采用蓝宝石清洗步骤对所述衬底进行清洗，还包括：将衬 底置入丙酮中超声第一预定时间，取出后气体吹干；将衬底置入异丙醇溶液超 声第二预定时间，取出后气体吹干；将衬底置入去离子水中超声第三预定时间， 取出后气体吹干。

进一步的，所述方法还包括：分子泵抽本底真空过程中，所述罗茨泵和所述 前级泵保持开启状态，且所述真空度在10^-8Pa以内。

进一步的，所述方法还包括：在分子泵关闭后，保持罗茨泵和前级泵开启状 态。