專利名稱：半導(dǎo)體/磁體/半導(dǎo)體三層結(jié)構(gòu)的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種半導(dǎo)體/磁體/半導(dǎo)體三層結(jié)構(gòu)的制備方法。
迄今為止，已有大量的磁體/半導(dǎo)體單異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)以及磁體/半導(dǎo)體/磁體三層結(jié)構(gòu)制備成功，磁體/半導(dǎo)體超晶格的研制也取得了進(jìn)展。但幾乎未見(jiàn)有制備半導(dǎo)體/磁體/半導(dǎo)體這種三層結(jié)構(gòu)的。很顯然，磁體/半導(dǎo)體混合結(jié)構(gòu)應(yīng)用于現(xiàn)有高度集成的電路，其基本單元實(shí)際就是半導(dǎo)體/磁體/半導(dǎo)體，因此，構(gòu)建研究這種結(jié)構(gòu)非常重要。
制備磁體/半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)的方法主要有分子束外延(MBE)、金屬有機(jī)化學(xué)氣相淀積(MOCVD)、蒸鍍和濺射等。
離子束外延(IBE)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是利用其磁分析器的離子提純分析功能，在超高真空條件下可制備其它工藝不易實(shí)現(xiàn)的、難提純、難化合、易氧化的特殊材料。磁性元素如錳(Mn)通常是很易氧化、很難提純的物質(zhì)，用這種方法就可克服這種弱點(diǎn)，使離子達(dá)到同位素純度。
本發(fā)明一種半導(dǎo)體/磁體/半導(dǎo)體三層結(jié)構(gòu)的制備方法，包括兩個(gè)半導(dǎo)體材料層和兩個(gè)半導(dǎo)體材料層中夾的一薄的磁性材料層，其特征在于，選擇適當(dāng)?shù)陌雽?dǎo)體襯墊，然后在襯墊上直接生長(zhǎng)磁性材料；或在襯墊上先外延一層或多層緩沖層后再生長(zhǎng)磁性材料層；最后在磁性材料層上外延半導(dǎo)體層。
其中所述的兩個(gè)半導(dǎo)體層是同類半導(dǎo)體材料或是不同半導(dǎo)體材料。
其中所述的磁性材料層是常規(guī)的錳磁性材料或是鎵錳砷稀磁半導(dǎo)體材料。
其中磁性材料層是薄膜形式或是顆粒膜形式。
其中制備方法可采用離子束外延、液相外延、濺射、真空淀積或分子束外延等薄膜、材料制備方式；每層可采用相同的制備方式或不同的制備方式。
其中的兩半導(dǎo)體層既可以是同類半導(dǎo)體材料如砷化鎵/磁體/砷化鎵(GaAs/magnet/GaAs)也可以是不同的半導(dǎo)體材料如硅/磁體/砷化鎵(Si/magnet/GaAs)；其中的磁體層既可以是常規(guī)的磁性材料如鐵錳(FeMn)也可以是新型的稀磁半導(dǎo)體材料如鎵錳砷(GaMnAs)；磁體既可以是薄膜形式也可以是顆粒膜形式。
材料結(jié)構(gòu)制備方法以GaAs、硅(Si)、銻化鎵(GaSb)等單晶片為襯底；用離子束外延、液相外延、濺射、真空淀積或分子束外延等方式生長(zhǎng)磁性薄膜或磁性顆粒如鎵錳銻(GaMnSb)；用離子束外延、液相外延、濺射、真空淀積或分子束外延等方式在磁性薄膜或磁性顆粒上生長(zhǎng)半導(dǎo)體如GaAs；根據(jù)需要可以在GaAs、Si、GaSb等單晶片襯底上直接生長(zhǎng)磁性外延層，也可以先在襯底上生長(zhǎng)緩沖層，然后再生長(zhǎng)磁性外延層；根據(jù)需要生長(zhǎng)磁性層和半導(dǎo)體層可以采用同樣的制備方法也可以采用不同的制備方法?？梢砸淮瓮瓿梢部梢苑执瓮瓿?；可以在襯底上生長(zhǎng)這種單一的結(jié)構(gòu)，也可以根據(jù)需要生長(zhǎng)多層結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例實(shí)施例1(1)以GaAs單晶為襯底；(2)利用離子束外延的方式在GaAs上外延一薄層GaMnAs；(3)利用離子束外延的方式在GaMnAs上外延GaAs作覆蓋層；(4)按照上述生長(zhǎng)工藝，在砷化鎵襯底上生長(zhǎng)出GaMnAs薄膜，經(jīng)俄歇譜分析，Mn組份為0.8～7.4％。
實(shí)施例2(1)以Si單晶為襯底；(2)利用離子束外延的方式在Si上外延一薄層MnSi～1.73；(3)利用離子束外延的方式在MnSi～1.73上外延GaAs作覆蓋層；發(fā)明與背景技術(shù)相比所具有的有意的效果與其它制備磁性半導(dǎo)體材料的方法相比，離子束外延技術(shù)的突出優(yōu)點(diǎn)是可以提純離子到同位素純度，從而在超高真空條件下可制備其它工藝不易實(shí)現(xiàn)的、難提純、難化合、易氧化的特殊材料。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體/磁體/半導(dǎo)體三層結(jié)構(gòu)的制備方法，包括兩個(gè)半導(dǎo)體材料層和兩個(gè)半導(dǎo)體材料層中夾的一薄的磁性材料層，其特征在于，選擇半導(dǎo)體襯墊，然后在襯墊上直接生長(zhǎng)磁性材料；或在襯墊上先外延一層或多層緩沖層后再生長(zhǎng)磁性材料層；最后在磁性材料層上外延半導(dǎo)體層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體/磁體/半導(dǎo)體三層結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，其中所述的兩個(gè)半導(dǎo)體層是同類半導(dǎo)體材料或是不同半導(dǎo)體材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體/磁體/半導(dǎo)體三層結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，其中所述的磁性材料層是常規(guī)的錳磁性材料或是鎵錳砷稀磁半導(dǎo)體材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的半導(dǎo)體/磁體/半導(dǎo)體三層結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，其中磁性材料層是薄膜形式或是顆粒膜形式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體/磁體/半導(dǎo)體三層結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，其中制備方法可采用離子束外延、液相外延、濺射、真空淀積或分子束外延等薄膜、材料制備方式；每層可采用相同的制備方式或不同的制備方式。
全文摘要
本發(fā)明一種半導(dǎo)體/磁體/半導(dǎo)體三層結(jié)構(gòu)的制備方法，包括兩個(gè)半導(dǎo)體材料層和兩個(gè)半導(dǎo)體材料層中夾的一薄的磁性材料層，其特征在于，選擇半導(dǎo)體襯墊，然后在襯墊上直接生長(zhǎng)磁性材料；或在襯墊上先外延一層或多層緩沖層后再生長(zhǎng)磁性材料層；最后在磁性材料層上外延半導(dǎo)體層。
文檔編號(hào)H01L21/02GK1402305SQ0112421
公開(kāi)日2003年3月12日 申請(qǐng)日期2001年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月15日
發(fā)明者楊君玲, 陳諾夫, 何家宏, 鐘興儒, 吳金良, 林蘭英, 劉志凱, 楊少延, 柴春林 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所