置脈沖激光沉積PLD外延生長的工藝參數:襯底溫度500 °C，氧分壓0.02mbar，激光能量460mJ，激光頻率2Hz，激光的脈沖次數9000次外延生長氧化鎵薄膜；
[0041](4.3)外延層生長結束之后向腔室中充入200mbar的氧氣，然后讓氧化鎵外延層薄膜自然冷卻，完成氧化鎵緩沖層厚度為6nm的氧化鎵薄膜制作。
[0042]實施例2，制作緩沖層厚度為12nm的氧化鎵薄膜。
[0043]第一步，清洗GaAs襯底。
[0044]本步驟與實施例1的步驟I相同。
[0045]第二步，生長厚度為12nm的氧化鎵緩沖層。
[0046]2.1)將清洗后的GaAs襯底放入脈沖激光沉積PLD腔室中，將脈沖激光沉積PLD腔室的真空度抽到10_6mbar，襯底和氧化鎵靶材之間的距離調整為50mm，靶材的轉速保持30rpm ；
[0047]2.2)將GaAs襯底加熱到625 V ’調整脈沖激光沉積PLD腔室中氧分壓為
0.06mbar，設置激光能量為310mJ，激光頻率為3Hz，脈沖次數為1500生長Ga203緩沖層；
[0048]2.3)在緩沖層生長結束后向脈沖激光沉積PLD腔室中充入200mbar的氧氣，然后讓生長的氧化鎵緩沖層薄膜自然冷卻。
[0049]第三步，在氧氣氛圍里對氧化鎵緩沖層在950°C的溫度下熱退火60min。
[0050]第四步，生長厚度為150nm的氧化鎵外延層。
[0051]4.1)將熱退火后的氧化鎵緩沖層放入脈沖激光沉積PLD腔室中，將腔室的真空度抽到l(T6mbar，調整襯底和革E材之間的距離為50mm，革E材的轉速保持30rpm ；
[0052]4.2)采用脈沖激光沉積PLD方法在氧化鎵緩沖層上外延生長氧化鎵薄膜，其外延生長的工藝參數為:
[0053]襯底溫度600 °C，
[0054]氧分壓0.009mbar,
[0055]激光能量420mJ，
[0056]激光頻率3Hz，
[0057]激光的脈沖次數13000次；
[0058]4.3)外延層生長結束之后向腔室中充入200mbar的氧氣，然后讓氧化鎵外延層薄膜自然冷卻，完成氧化鎵緩沖層厚度為12nm的氧化鎵薄膜制作。
[0059]實施例3，制作緩沖層厚度為1nm的氧化鎵薄膜。
[0060]步驟A，清洗GaAs襯底。
[0061 ] 本步驟的實現與實施例1中的步驟I相同。
[0062]步驟B，生長厚度為1nm的氧化鎵緩沖層。
[0063](BI)將清洗后的GaAs襯底放入脈沖激光沉積PLD腔室中，將脈沖激光沉積PLD腔室的真空度抽到10_6mbar，襯底和氧化鎵靶材之間的距離調整為50mm，靶材的轉速保持30rpm ；
[0064](B2)將襯底加熱到650°C，調整脈沖激光沉積PLD腔室中氧分壓為0.05mbar，設置激光能量為340mJ，激光頻率為4Hz，脈沖次數為1200生長Ga203緩沖層；
[0065](B3)在緩沖層生長結束后向脈沖激光沉積PLD腔室中充入200mbar的氧氣，然后讓生長的氧化鎵緩沖層薄膜自然冷卻。
[0066]步驟C，設置退火溫度為750°C，在氧氣氛圍里對氧化鎵緩沖層進行SOmin的熱退火。
[0067]步驟D，生長厚度為125nm的氧化鎵外延層。
[0068](Dl)將熱退火后的氧化鎵緩沖層放入脈沖激光沉積PLD腔室中，將腔室的真空度抽到l(T6mbar，調整襯底和革E材之間的距離為50mm，革E材的轉速保持30rpm ；
[0069](D2)設置脈沖激光沉積PLD的工藝參數，在氧化鎵緩沖層上外延生長氧化鎵薄膜，外延生長的工藝參數為:襯底溫度550°C，氧分壓0.015mbar,激光能量450mJ，激光頻率3Hz，激光的脈沖次數10000次；
[0070](D3)外延層生長結束之后向腔室中充入200mbar的氧氣，然后讓氧化鎵外延層薄膜自然冷卻，完成氧化鎵緩沖層厚度為1nm的氧化鎵薄膜制作。
[0071]以上描述僅是本發(fā)明的三個具體實例，并不構成對本發(fā)明的任何限制，顯然對于本領域的專業(yè)人士來說，在了解了本發(fā)明的內容和原理后，都可能在不背離本發(fā)明原理、結構的情況下，進行形式和細節(jié)上的各種參數修正和改變，但是這些基于本發(fā)明思想修正和改變仍在本發(fā)明的權利要求保護范圍之內。
【主權項】
1.基于GaAs襯底的氧化鎵薄膜，包括GaAs襯底(I)和氧化鎵外延層(3)，其特征在于:GaAs襯底(I)與氧化鎵外延層(3)之間設有6-12nm的氧化鎵緩沖層(2)。2.根據權利要求1所述的基于GaAs襯底的氧化鎵薄膜，其特征在于:外延層(3)采用Ga203材料，厚度為90?150nm。3.根據權利要求1所述的基于GaAs襯底的氧化鎵薄膜，其特征在于:GaAs襯底(I)的晶面取向為(001)。4.基于GaAs襯底的氧化鎵薄膜的生長方法，包括如下步驟: (1)對GaAs襯底進行清洗，并用氮氣吹干； (2)利用脈沖激光沉積PLD設備在GaAs襯底上生長6_12nm的氧化鎵緩沖層，其工藝參數為: 襯底溫度625°C?700°C，氧分壓 0.04mbar ?0.06mbar, 激光能量310mJ?360mJ， 激光頻率2Hz?4Hz ； (3)在氧氣氛圍里對氧化鎵緩沖層進行熱退火； (4)在退火后的氧化鎵緩沖層上生長氧化鎵外延層，其工藝參數為: 襯底溫度500°C?600°C，氧分壓 0.009mbar ?0.02mbar, 激光能量420mJ?460mJ， 激光頻率2Hz?3Hz。5.根據權利要求4所述的基于GaAs襯底的氧化鎵薄膜方法，其特征在于:在氧氣氛圍中熱退火的工藝條件是:退火溫度750°C?950°C，退火時間60?80min。6.根據權利要求4所述的基于GaAs襯底的氧化鎵薄膜方法，其特征在于:對GaAs襯底的清洗，是在比例為5:1:1的硫酸、雙氧水和水的混合溶液中浸泡時間lmin。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于GaAs襯底的氧化鎵薄膜及其生長方法，主要解決現有氧化鎵薄膜的表面形貌差和晶粒尺寸小的問題。該氧化鎵薄膜包括GaAs襯底(1)和氧化鎵外延層(3)，其特征在于：GaAs襯底(1)與氧化鎵外延層(3)之間設有6-12nm的氧化鎵緩沖層(2)，并利用熱退火提高氧化鎵緩沖層的結晶質量。本發(fā)明降低了Ga2O3薄膜表面的粗糙度，改善了Ga2O3薄膜的表面形貌，增大了Ga2O3晶粒尺寸，可用于制作半導體功率器件。
【IPC分類】C23C14/28, C23C14/08, H01L21/20, C23C14/02
【公開號】CN104962858
【申請?zhí)枴緾N201510397556
【發(fā)明人】馮倩, 李付國, 代波, 謝文林, 徐通, 郝躍
【申請人】西安電子科技大學
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2015年7月8日