InSb制备工艺的研究

《InSb制备工艺的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、InSb制备工艺的研究111-V族化合物半导体是由周期表屮IIIA和VA族元素化合而成。自从1952年H.Wellker研究了它们的半导体性质以后,50多年来,由于它们独特的能带结构与性质，获得很大的发展，目丽在微波与光器件等领域得到广泛的应用。In的化合物，一般都具冇较大的电子迁移率，可用来做霍尔器件。InSb是研究的比较成熟的化合物半导体材料之一，它的禁带宽度仅有0.18eV,可用于红外光电器件和超低温下工作的半导体器件。由于InSb材料具有较高的室温电子迁移率和较小的禁带宽度，在电场作用下具有优异的电子输运性能，是制作3~5um红外探测器和成像系

2、统的重要材料。另外，InSb及其合金的光发射与一些主要气体如CO、C02等的基本吸收线相匹配，因而也可使用InSb基发光器件和探测器件制成气体传感系统。近年来，通过在硅基上生长高性能的InSb结构，充分利用硅基材料与InSb材料的优点，实现了功能器件和电路的融合，颇具工程价值而成为纳米尺度器件发展的重要方向。InSb薄膜是一种III-VI族化合物半导体薄膜，是目丽电了迁移率最高的一种薄膜半导体材料，用该薄膜制做的InSb霍尔元件是磁墩传感元件中灵墩度最高的，也是磁敏传感元件中用量最大的一种。主要用于电脑、录像机、VCD、DVD、汽车、散热风扇等产品中的

3、无刷直流电机上。同时,半导体磁阻型传感器广泛应用于口动控制、测量等领域,如转速传感器，电流传感器，位置传感器和图像识别传感器等，而高灵敬度半导体磁阻元件是这种磁阻传感器的核心部件。I大I此，具有较高电了迁移率和良好的磁阻特性的InSb薄膜已成为制作半导体磁阻型传感器的关键，具有广阔的市场前景和发展潜力。目前,InSb薄膜的制备方法有真空蒸镀法(包括闪蒸法)、分了束外延法(MBE)、有机金屈外延法(MOCVD)、磁控溅射法、电子束蒸镀法、离子束薄膜淀积技术等。其中真空蒸镀法是国内外运用最广泛也最具代表性的方法。利用真空镀膜技术,可以实现玻璃基片上制得电子

4、迁移率为40000cm7V.S的InSb薄膜；在氮气、氨气等保护性气氛下，通过对InSb薄膜的两个阶段的热处理过程可以获得电子迁移率为40000cm2/V・S的InSb薄膜,利用真空下氮气保护液和重结晶的方法对InSb薄膜进行热处理，可以使电子迁移率提高到4.47X104cm7V.s。70ooo305020406080•100原子百分含量(at%)Sb目前的InSb薄膜工艺技术研究解决了用In、Sb单质蒸镀工艺，在磁性和非磁性基底上替代InSb单品蒸镀制作多品膜的工艺技术，降低了成本，捉高了成品率。工艺采用三温区法,控制两个蒸发源和基底的温度，使成膜后

5、Sb的分子浓度较低，即处于富In状态。在热处理过程的后半部分，由于共品点的退化,会析出In固相，因此得到InSb-ln共品体。工艺述控制结品条件和过程，使得析出的In成为针状的排列而起到短路电极的作用，提高了灵敏度。同时采用选择性湿法刻蚀工艺，特别是InSb-Au欧姆接触膜层的选择性刻蚀工艺制作电极，工艺成品率达到70%以上。用该InSb薄膜开发的InSb霍尔元件已经大规模进行批量生产。用热蒸镀或是溅射法制备的InSb薄膜,还存在大量的In、Sb两项单质，膜的晶粒尺寸很小，且为InSb、In、Sb各相的混合物。为了提高InSb薄膜的电子迁移率，耍对所制

6、得的薄膜进行热处理。热处理的温度非常关键,过去对InSb的热处理怕重熔后InSb的再次挥发，一般选择熔点下的某一温度。口前的处理工艺是先将真空屮蒸镀好的InSb薄膜表而氧化，使Z表而形成一层ln203钝化膜，用来保护InSb膜在热处理过程屮不被氧化，并防止热处理过程屮Sb的挥发；然后将氧化过的InSb薄膜置于管式加热炉内，在高于InSb熔点的某一温度范围内，在Ar等惰性气体保护性气氛下或是真空条件下对InSb薄膜进行熔融热处理，以便彻底改变蒸发过程中使InSb薄膜纵向分布不均匀而造成的富Sb、InSb、In多层结构，使Z形成理想的InSb化合物多晶薄膜

7、。而且通过恰当的处理时间还可以使InSb的品粒进一步长大,捉高结品性能，捉高InSb薄膜的纯度,减小品粒效应，从而提高其电子迁移率。对InSb薄膜的表面形貌分析主要由能将微细物相放大成像的显微镜来完成。目前一些显微镜，如扫描电子显微镜(SEM)、扫描隧道显微镜(STM)、原子力显微镜(AFM)场离子显微镜(F1M)等都己达到原子分辨能力，可直接观察到InSb表面原子的排列。InSb薄膜成分分析包括测定其元素组成，化学态及元素的分布。主要方法冇俄歇电子能谱(AES)、X射线光电子能谱(XPS)、电子探针分析(EMA)、二次离子质谱等。分析InSb薄膜的结

8、构大多科研机构主耍采用X射线衍射的方法，对薄膜的原子排列、晶胞大小、晶体取向、结晶对称性等进行