專利名稱：改進砷化鎵晶片表面質(zhì)量的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種改進砷化鎵(GaAs)半導體晶片表面質(zhì)量的方法，特別是，對改進低質(zhì)量(或者說低純度)的GaAs晶片表面質(zhì)量更加有效。
背景技術：
對半導體材料做質(zhì)子轟擊是一項古老的研究，僅對硅材料注入氫離子的研究就涉及很多分支研究領域，從五十年代到現(xiàn)在已有數(shù)不清的學者從事對硅注入氫離子的研究，僅發(fā)表的論文就有近萬篇。而對GaAs的質(zhì)子轟擊研究則少的多，已報道的論文有幾百篇，其中，一個典型的應用工藝研究是GaAs經(jīng)質(zhì)子轟擊并經(jīng)退火后造成的晶格損傷缺陷形成載流子的補償中心，從而使注入層呈現(xiàn)出半絕緣高阻特性[J.C.Dyment，J.C.North，and L.A.A’Psaro，J.Appl.Phys.Vol.44，207(1973)；E.Pincik，M.Jergel，M.Kucera，M.Brunel，P.Cicmanec，and V.Smatko，NuclearInstruments & Methods in Physics Research Section B，Vol.149，81(1999).]。GaAs的這種工藝已被廣泛的應用于多種GaAs光電子及微電子器件中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種改進砷化鎵半導體晶片表面質(zhì)量的方法，其是采用多種能量的質(zhì)子疊加注入及退火，即可改進GaAs半導體晶片表面質(zhì)量，采用本方法可使低質(zhì)量的GaAs晶片用于制造更好性能的GaAs器件。
本發(fā)明的技術方案是本發(fā)明一種改進砷化鎵半導體晶片表面質(zhì)量的方法，其特征在于，包括如下步驟1)取一砷化鎵半導體晶片10；2)向砷化鎵半導體晶片10做質(zhì)子疊加注入，使砷化鎵半導體晶片材料的表面11下的表面層12在注入后具有更高的晶體質(zhì)量；3)退火。
2、根據(jù)權利要求1所述的改進砷化鎵晶片表面質(zhì)量的方法，其特征在于，其中所述的質(zhì)子疊加注入是三種能量的質(zhì)子疊加注入。
其中所述的所述的質(zhì)子疊加注入的三種能量是100keV，1×1015cm-2、200keV，1×1015cm-2、300keV，1×1015cm-2。
其中的退火溫度在300℃到600℃之間。
其中退火氣氛為氮氣和氫氣的混合氣體。
其中退火氣氛中使用的氮氣和氫氣的混合比例為1∶1。
其中退火的溫度為400℃-500℃，退火時間為10-20分鐘。


為進一步說明本發(fā)明的技術內(nèi)容，以下結合附圖和實施例對本發(fā)明作一詳細的描述，其中圖1為在GaAs晶片上經(jīng)本發(fā)明工藝后的結構剖面示意圖。
圖2為在做質(zhì)子注入前用X射線衍射儀對GaAs晶片測的X射線衍射測量曲線圖。
圖3為GaAs晶片經(jīng)多種能量質(zhì)子注入及退火后的X射線衍射測量曲線圖。
具體實施例方式
請參閱圖1所示，本發(fā)明一種改進砷化鎵半導體晶片表面質(zhì)量的方法，其特征在于，包括如下步驟1)取一砷化鎵半導體晶片10；2)向砷化鎵半導體晶片10做質(zhì)子疊加注入，使砷化鎵半導體晶片材料的表面11下的表面層12在注入后具有更高的晶體質(zhì)量，所述的質(zhì)子疊加注入是三種能量的質(zhì)子疊加注入，所述的所述的質(zhì)子疊加注入的三種能量是100keV，1×1015cm-2、200keV，1×1015cm-2、300keV，1×1015cm-2。；3)退火，退火的溫度在300℃到600℃之間，退火氣氛為氮氣和氫氣的混合氣體，退火氣氛中使用的氮氣和氫氣的混合比例為1∶1，其中退火的溫度為400℃-500℃，退火時間為10-20分鐘。
實施例請參閱圖1所示，在實驗中我們采用摻硅N型(100)砷化鎵晶片10，摻雜濃度為(1-4)×1018cm-3。
首先我們對實驗采用的原始砷化鎵片用Philips公司生產(chǎn)的X’pertMRD四晶X射線衍射儀做測試分析。圖2為原始GaAs樣品的測量結果，從圖中可以看出GaAs原始晶體的衍射主峰右側(高角度區(qū))有一小峰，這說明GaAs單晶有一些較明顯的缺陷，從而顯示GaAs單晶不是很完美的單晶，圖2中也給出了衍射峰的半高寬為0.0055度。
然后對GaAs做質(zhì)子注入的條件為三步疊加注入(1)100keV，1×1015cm-2；(2)200keV，1×1015cm-2；(3)300keV，1×1015cm-2；之后對上述質(zhì)子轟擊的樣品做退火工藝處理，退火條件是450℃，15分鐘；退火氣氛為氮氣和氫氣的混合氣體，氮氣和氫氣的混合比例為1∶1。圖3為GaAs經(jīng)質(zhì)子注入(三步疊加注入)及隨后450℃，15分鐘退火后的測量結果。從圖3可以看出只有一個衍射主峰，衍射峰的半高寬為0.0059度。與圖2對照比較，圖3已沒有原始GaAs衍射主峰右側的小峰。這說明質(zhì)子注入條件及隨后退火改進了原始GaAs的單晶質(zhì)量。
權利要求
1.一種改進砷化鎵半導體晶片表面質(zhì)量的方法，其特征在于，包括如下步驟1)取一砷化鎵半導體晶片；2)向砷化鎵半導體晶片做質(zhì)子疊加注入，使砷化鎵半導體晶片材料的表面下的表面層在注入后具有更高的晶體質(zhì)量；3)退火。
2.根據(jù)權利要求1所述的改進砷化鎵晶片表面質(zhì)量的方法，其特征在于，其中所述的質(zhì)子疊加注入是三種能量的質(zhì)子疊加注入。
3.根據(jù)權利要求2所述的改進砷化鎵晶片表面質(zhì)量的方法，其特征在于，其中所述的所述的質(zhì)子疊加注入的三種能量是100keV，1×1015cm-2、200keV，1×1015cm-2、300keV，1×1015cm-2。
4.根據(jù)權利要求1所述的改進砷化鎵晶片表面質(zhì)量的方法，其特征在于，其中的退火溫度在300℃到600℃之間。
5.根據(jù)權利要求1所述的改進砷化鎵晶片表面質(zhì)量的方法，其特征在于，其中退火氣氛為氮氣和氫氣的混合氣體。
6.根據(jù)權利要求5所述的改進砷化鎵晶片表面質(zhì)量的方法，其特征在于，其中退火氣氛中使用的氮氣和氫氣的混合比例為1∶1。
7.根據(jù)權利要求1所述的改進砷化鎵晶片表面質(zhì)量的方法，其特征在于，其中退火的溫度為400℃-500℃，退火時間為10-20分鐘。
全文摘要
一種改進砷化鎵半導體晶片表面質(zhì)量的方法，其特征在于，包括如下步驟1)取一砷化鎵半導體晶片；2)向砷化鎵半導體晶片做質(zhì)子疊加注入，使砷化鎵半導體晶片材料的表面下的表面層在注入后具有更高的晶體質(zhì)量；3)退火。
文檔編號H01L21/324GK1744289SQ200410074150
公開日2006年3月8日 申請日期2004年9月3日 優(yōu)先權日2004年9月3日
發(fā)明者李建明, 徐嘉東 申請人:中國科學院半導體研究所