[發(fā)明專利]一種實(shí)現(xiàn)位錯(cuò)缺陷微區(qū)光電性能測(cè)評(píng)的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010038547.6
• 申請(qǐng)日: 2020-01-14
• 公開（公告）號(hào): CN111223788A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黎大兵;開翠紅;孫曉娟;賈玉萍;蔣科;石芝銘
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
• 主分類號(hào): H01L21/66
• 分類號(hào): H01L21/66
• 代理公司: 深圳市科進(jìn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44316
• 代理人: 曹衛(wèi)良

本發(fā)明公開了一種實(shí)現(xiàn)位錯(cuò)缺陷微區(qū)光電性能測(cè)評(píng)的方法，涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，包括以下步驟：S1，根據(jù)氮化物單體位錯(cuò)的缺陷選擇刻蝕方法；S2，表征刻蝕坑的形貌，確定氮化物單體位錯(cuò)的類型；S3，表征氮化物單體位錯(cuò)暗態(tài)下表面電勢(shì)；S4，表征氮化物單體位錯(cuò)紫外光下表面電勢(shì)；S5，基于表面電勢(shì)，建立能帶模型，獲得氮化物單體位錯(cuò)光電性能。本發(fā)明根據(jù)刻蝕坑的形貌辨別出螺位錯(cuò)、刃位錯(cuò)、混合位錯(cuò)，解決紫外光輔助開爾文探針力顯微鏡無法分辨單體位錯(cuò)的問題。本發(fā)明應(yīng)用于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種實(shí)現(xiàn)位錯(cuò)缺陷微區(qū)光電性能測(cè)評(píng)的方法。

背景技術(shù)

氮化物材料禁帶寬度大、熱導(dǎo)率高、熱穩(wěn)定和化學(xué)穩(wěn)定性好，是制作紫外光電子器件和電力電子器件的理想材料。然而由于外延生長(zhǎng)所用異質(zhì)襯底與外延層之間存在熱失配和晶格失配，導(dǎo)致材料中產(chǎn)生大量位錯(cuò)缺陷。為了實(shí)現(xiàn)高性能高可靠性器件，理解這些缺陷對(duì)氮化物光電性能影響十分必要。

目前，研究者對(duì)氮化物中位錯(cuò)對(duì)材料光電性能影響作出了一些探索。在材料性能方面，位錯(cuò)是非輻射復(fù)合中心和散射中心，會(huì)降低材料的發(fā)光效率和載流子遷移率。在器件性能方面，螺位錯(cuò)是造成器件漏電流的主要因素，刃位錯(cuò)則會(huì)影響探測(cè)器光電流。然而由于缺乏直接的觀測(cè)手段，單一位錯(cuò)對(duì)于氮化物光電性能影響的機(jī)理尚不清楚。目前已有一些微區(qū)表征位錯(cuò)性能的方法，但是存在一定問題。將透射電子顯微鏡(TEM)與陰極射線熒光(CL)結(jié)合能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)位錯(cuò)的微區(qū)表征，但是只可以得到位錯(cuò)對(duì)材料光學(xué)性能影響的信息，簡(jiǎn)略估算位錯(cuò)處載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度。彈道電子發(fā)射顯微鏡(BEEM)以及導(dǎo)電原子力顯微鏡(C-AFM)能夠表征單個(gè)位錯(cuò)對(duì)器件漏電流以及肖特基接觸的影響，但是只能得到螺位錯(cuò)的電學(xué)信息，并且無法獲得刃位錯(cuò)和混合位錯(cuò)對(duì)氮化物電學(xué)性能的影響。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

一種實(shí)現(xiàn)位錯(cuò)缺陷微區(qū)光電性能測(cè)評(píng)的方法，根據(jù)刻蝕坑的形貌辨別出螺位錯(cuò)、刃位錯(cuò)、混合位錯(cuò)，解決紫外光輔助開爾文探針力顯微鏡無法分辨單體位錯(cuò)的問題。

(二)技術(shù)方案

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種實(shí)現(xiàn)位錯(cuò)缺陷微區(qū)光電性能測(cè)評(píng)的方法，包括以下步驟：

S1，根據(jù)氮化物單體位錯(cuò)的缺陷選擇刻蝕方法；

S2，表征刻蝕坑的形貌，確定氮化物單體位錯(cuò)的類型；

S3，表征氮化物單體位錯(cuò)暗態(tài)下表面電勢(shì)；

S4，表征氮化物單體位錯(cuò)紫外光下表面電勢(shì)；

S5，基于表面電勢(shì)，建立能帶模型，獲得氮化物單體位錯(cuò)光電性能。

進(jìn)一步改進(jìn)的，步驟S1中，所述氮化物單體為AlN或AlGaN或GaN或InGaN或InN；所述刻蝕方法為熱腐蝕液刻蝕法。

進(jìn)一步改進(jìn)的，所述熱腐蝕液刻蝕法包括以下步驟：用聚四氟乙烯反應(yīng)釜或剛玉坩堝盛裝腐蝕液，再用烘干箱或熱板對(duì)聚四氟乙烯反應(yīng)釜或剛玉坩堝加熱；刻蝕時(shí)的加熱溫度為180℃～200℃，刻蝕時(shí)間90min～120min。

進(jìn)一步改進(jìn)的，所述腐蝕液為濃磷酸溶液或熔融氫氧化鉀，所述濃磷酸溶液的濃度為85％。

進(jìn)一步改進(jìn)的，步驟S2中，采用原子力顯微鏡表征刻蝕坑的形貌。

進(jìn)一步改進(jìn)的，步驟S3中，通過采用原子力顯微鏡并選擇原子力顯微鏡中的KPFM模式，表征氮化物單體位錯(cuò)暗態(tài)下表面電勢(shì)。

進(jìn)一步改進(jìn)的，步驟S4中，在氮化物樣品表面加一束紫外光，然后采用原子力顯微鏡并選擇原子力顯微鏡中的KPFM模式測(cè)試紫外光照下單體位錯(cuò)表面電勢(shì)。

進(jìn)一步改進(jìn)的，所述紫外光的光源為紫外LED燈或紫外激光或氙燈。