后退火气氛对磁控溅射制备β-Ga2O3薄膜材料的影响

姬凯迪，高灿灿，杨发顺,2,3，熊 倩，马 奎,2,3

(1.贵州大学电子科学系，贵阳 550025；2.贵州省微纳电子与软件技术重点实验室，贵阳 550025；3.半导体功率器件可靠性教育部工程研究中心，贵阳 550025)

0 引 言

β-Ga2O3是目前已确定的氧化镓五种晶体结构(α、β、γ、δ、ε)中最稳定的一种，其投射光谱的吸收边位于日盲紫外区(波长位于240～280 nm之间)，在紫外光敏特性及紫外光电器件方面受到科研人员的广泛关注[1-5]。相较于传统的半导体材料硅(禁带宽度为1.12 eV)和砷化镓(禁带宽度为1.43 eV)，以及目前常用的宽禁带半导体材料的碳化硅(禁带宽度为3.3 eV)和氮化镓(禁带宽度为3.4 eV)，氧化镓的禁带宽度更宽(约为4.8～4.9 eV)[6]。这使得这种氧化物半导体材料在高压、高频、大功率等领域具有更突出的优势，在大功率器件、高频器件及电路等方面具有良好的应用前景。成熟的应用需要高质量的材料制备技术作为保障，目前β-Ga2O3材料的质量离器件应用要求还有一定的差距。

金属有机化学气相沉积(metal-organic chemical vapor deposition， MOCVD)[7]、脉冲激光沉积(pulsed laser deposition， PLD)[8]、磁控溅射[9-11]等是目前常用的β-Ga2O3薄膜材料制备方法。相较于前两者，磁控溅射法制备薄膜具有操作简单、生长速率快、粘附性强以及低成本等优点，是目前高校实验室进行薄膜生长研究的重要方法。

用磁控溅射制备β-Ga2O3薄膜材料，往往需要进行后退火处理来释放薄膜和衬底间的应力、消除位错缺陷，同时为镓、氧原子提供充足的能量来确保薄膜的择优生长[10]。李如永等[12]研究了后退火对Mg掺杂Ga2O3薄膜性质的影响，对射频磁控溅射制备得到的Ga2O3薄膜在氧气气氛中1 000 ℃退火3 h，得到结晶质量更优、表面Mg元素质量百分比更高、光透性更好的薄膜。……