本發明專利技術公開了一種測量高Al組分AlGaN材料的刻蝕誘生界面態參數的方法，該方法包括：在藍寶石襯底上外延高Al組分AlGaN材料；利用ICP刻蝕技術對AlGaN材料表面進行處理；制備基于AlGaN材料的無刻蝕處理及經過刻蝕處理的不同條件的肖特基二極管；利用肖特基電容譜法獲得AlGaN材料刻蝕誘生界面態密度及能級分布狀況。本發明專利技術根據肖特基電容譜法測量界面態的原理，提出利用電容譜技術來測量AlGaN材料刻蝕誘生界面態，避免了利用深能級瞬態譜(DLTS)及PL譜的等其他測量誘生缺陷方法的局限性。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及半導體器件
，尤其涉及。
技術介紹
三元系合金AlxGahN材料是一種直接帶隙半導體，且隨著Al組分由O至I的變化其禁帶寬度在3. 4至6. 2eV之間連續可調，對應的波長范圍為200至365nm，因而是一種重要的短波長光電子材料，被廣泛應用于可見盲、日盲波段的紫外探測器以及紫外發光二極管，紫外激光器等方面。在研制AlGaN基紫外探測器、發光二極管或激光器等器件時，臺面制備是必不可少的步驟。耐腐蝕、化學性能穩定是AlGaN材料的優點之一，室溫下酸堿對AlGaN材料的腐蝕都很緩慢，采用電化學/光化學增強的方法可以提高刻蝕速率，但由于濕法腐蝕存在圖形轉移精度差的缺點，難以用于實用器件，特別是小尺寸或大規模焦平面等器件的制備，因此在器件的制備中常采用干法刻蝕來達到臺面工藝的要求。由于干法刻蝕技術是化學反應與物理轟擊作用相結合的刻蝕方法，因此在AlGaN器件的臺面制備中，難免會引入損傷。如，等離子體的轟擊會引起表面晶體缺陷和化學鍵的斷裂，材料表面某種成分的優先濺射，從而形成非化學計量的表面等，這些會在刻蝕表面形成表面態，從而增加器件的反向暗電流和表面漏電流，影響器件的性能和穩定性。因此深入研究AlGaN材料刻蝕誘生缺陷的特性，對理解和分析刻蝕工藝對器件性能的影響機理，提高器件性能具有重要意義。目前，關于AlGaN基材料的刻蝕損傷的研究主要集中于GaN材料及低Al組分的AlGaN材料，其研究刻蝕誘生缺陷常見的方法是采用深能級瞬態譜(DLTS)、光致發光譜(PL)等技術。但隨著AlGaN材料中Al含量的增加，材料的禁帶寬度逐漸增大，使得對高Al組分的AlGaN材料刻蝕損傷的研究變得較為困難。這不僅是由于難以獲得高質量的AlGaN材料，同時也是因為受到了測試條件的限制。由于DLTS技術是通過測量在交流偏壓信號下的樣品瞬態結電容，從而監測載流子耗盡層的寬度，對于AlGaN這樣的高阻半導體材料，在DLTS測量的溫度范圍內，載流子在寬能帶且高阻的耗盡層中的輸運變得很困難，因而常規的DLTS方法對高Al組分的AlGaN材料的缺陷研究將有一定的局限性。在GaN及低Al組分的AlGaN材料的光致發光譜的測量中通常使用波長為325nm的He-Cd激光器；而對于高Al組分的AlGaN材料，特別是在日盲探測器的制備中所需要Al組分45 %及65 %，對應的波長分別是280nm和240nm，很難找到波長足夠短的激光器去激發AlGaN材料。因此，目前關于高Al組分的AlGaN材料的刻蝕誘生損傷的物理特性的研究幾乎沒有。
技術實現思路
(一 )要解決的技術問題有鑒于此，本專利技術的主要目的在于提供，以避免在低溫下進行高阻材料的電容測量及光學測試設備的局限性。( 二 )技術方案為達到上述目的，本專利技術提供了一種測量高Al組分AlGaN材料的刻蝕誘生界面態參數的方法，該方法包括步驟10 :在藍寶石襯底上外延高Al組分AlGaN材料； 步驟20 :利用ICP刻蝕技術對該AlGaN材料表面進行處理；步驟30 :制備基于AlGaN材料的無刻蝕處理及經過不同刻蝕條件處理的肖特基二極管； 步驟40 JHiAlGaN肖特基二極管的I_V特性，提取二極管的串聯電阻Rs ；步驟50 JHiAlGaN肖特基二極管的Cm-V特性，利用串聯電阻Rs對測量得到的電容Cm進行校正，獲得結電容C-V特性，并利用該C-V特性，提取二極管的肖特基勢壘高度ΦΒ ；步驟60 :測試AlGaN肖特基二極管在頻率IkHz ^ f ^ IMHz范圍內，不同正偏壓下的CM-f曲線；通過結電容C與界面態電容Cp和耗盡層電容cs。的關系，得到不同偏壓下的界面態電容cp-f曲線；通過界面態電容Cp和界面態能級密度Nss的關系、界面態能級Ess相對于半導體表面導帶底的位置與外加偏壓的關系，獲得界面態密度Nss的能量分布Nss (Ec-Ess)。上述方案中，所述步驟10包括步驟101 :在藍寶石襯底上利用MOCVD的方法外延生長厚度力⑴U A的AlN緩沖層；步驟102 :在所述AlN緩沖層上繼續外延生長非故意摻雜的n_型的高Al組分AlGaN材料。所述n_型的高Al組分AlGaN材料為Ala45Gaa55N材料，厚度為O. 5 Ium0上述方案中，所述步驟20包括使用ICP刻蝕技術處理AlGaN材料表面，獲得不同刻蝕條件處理的AlGaN材料表面；刻蝕工藝條件如下C12 20sccm,BCl3 10sccm,LF 300ff,RF 10ff至60W ;其中，為測量不同RF功率對AlGaN材料表面產生的刻蝕損傷的影響，RF功率可選擇在某一范圍變化。上述方案中，所述步驟30包括步驟301 :在經過不同處理條件的AlGaN材料的表面旋涂光刻膠，通過光刻形成材料的歐姆接觸圖形，利用電子束蒸發生長Ti/Al/Ni/Au多層金屬，厚度為350/1200/400/ 5()θΑ，剝離后形成歐姆接觸金屬；步驟302 :在750°C 850°C溫度范圍內，在N2氛圍中對Ti/Al/Ni/Au多層金屬進行快速熱退火，熱退火時間為30秒 60秒，形成AlGaN材料的歐姆接觸；步驟303 :在AlGaN材料的表面旋涂光刻膠，通過光刻形成材料的肖特基接觸圖形，利用電子束蒸發生長Au金屬，厚度為3000 Λ，通過剝離工藝，完成不同處理條件的AlGaN材料肖特基二極管的制備。上述方案中，所述步驟40包括步驟401 :利用半導體參數測試儀測試AlGaN肖特基二極管的正向I-V特性；步驟402 :將測得的I -V特性曲線進行整理，獲得 /曲線，利用公式 α In /4γ = ΤΚ 提取i一 /曲線的斜率，從而獲得AlGaN肖特基二極管的串聯電阻Rs，權利要求1.一種測量高Al組分AlGaN材料的刻蝕誘生界面態參數的方法，其特征在于，該方法包括 步驟10 :在藍寶石襯底上外延高Al組分AlGaN材料； 步驟20 :利用ICP刻蝕技術對該AlGaN材料表面進行處理； 步驟30 :制備基于AlGaN材料的無刻蝕處理及經過不同刻蝕條件處理的肖特基二極管； 步驟40 JHiAlGaN肖特基二極管的I_V特性，提取二極管的串聯電阻Rs ； 步驟50 :測試AlGaN肖特基二極管的Cm-V特性，利用串聯電阻Rs對測量得到的電容Cm進行校正，獲得結電容C-V特性，并利用該C-V特性，提取二極管的肖特基勢壘高度ΦΒ ；步驟60 JHiAlGaN肖特基二極管在頻率IkHz ^ f ^ IMHz范圍內，不同正偏壓下的CM-f曲線；通過結電容C與界面態電容Cp和耗盡層電容Cs。的關系，得到不同偏壓下的界面態電容(；4曲線；通過界面態電容Cp和界面態能級密度Nss的關系、界面態能級Ess相對于半導體表面導帶底的位置與外加偏壓的關系，獲得界面態密度Nss的能量分布Nss (Ec-Ess)。2.根據權利要求I所述的測量高Al組分AlGaN材料的刻蝕誘生界面態參數的方法，其特征在于，所述步驟10包括 步驟101 :在藍寶石襯底上利用MOCVD的方法外延生長厚度為300 A的AlN緩沖層； 步驟102 :在所述AlN緩沖層上繼續外延生長非故意摻雜的η-型的高Al組分AlGaN材料。3.根據權利要求2所述的測量高Al組分AlGa本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種測量高Al組分AlGaN材料的刻蝕誘生界面態參數的方法，其特征在于，該方法包括：步驟10：在藍寶石襯底上外延高Al組分AlGaN材料；步驟20：利用ICP刻蝕技術對該AlGaN材料表面進行處理；步驟30：制備基于AlGaN材料的無刻蝕處理及經過不同刻蝕條件處理的肖特基二極管；步驟40：測試AlGaN肖特基二極管的I?V特性，提取二極管的串聯電阻RS；步驟50：測試AlGaN肖特基二極管的CM?V特性，利用串聯電阻RS對測量得到的電容CM進行校正，獲得結電容C?V特性，并利用該C?V特性，提取二極管的肖特基勢壘高度ΦB；步驟60：測試AlGaN肖特基二極管在頻率1kHz≤f≤1MHz范圍內，不同正偏壓下的CM?f曲線；通過結電容C與界面態電容Cp和耗盡層電容CSC的關系，得到不同偏壓下的界面態電容Cp?f曲線；通過界面態電容Cp和界面態能級密度Nss的關系、界面態能級Ess相對于半導體表面導帶底的位置與外加偏壓的關系，獲得界面態密度Nss的能量分布Nss～(EC?Ess)。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：白云，申華軍，湯益丹，王弋宇，韓林超，劉新宇，
申請(專利權)人：中國科學院微電子研究所，
類型：發明
國別省市：
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