[發明專利]一種用于氮化物半導體材料除氫激活的裝置

有效

• 申請號: 202010864102.3
• 申請日: 2018-03-30
• 公開（公告）號: CN112098481B
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 蔡端俊;盧詩強;李俊冀;李書平
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: G01N27/28
• 分類號: G01N27/28;G01N27/30
• 代理公司: 廈門加減專利代理事務所(普通合伙) 35234
• 代理人: 楊澤奇

本發明涉及氮化物半導體材料p型電導技術領域，特別涉及一種用于氮化物半導體材料除氫激活的裝置及氮化物半導體材料除氫激活的方法。本發明采用恒電位電化學裝置，通過打斷p型雜質與H原子的鍵連，并將H從樣品中移除，激活p型雜質的受主活性，在外加電壓和電解液離子的共同作用下，H原子與p型雜質的鍵連可被有效打斷并脫離樣品，從而使p型雜質被迅速激活，空穴濃度獲得提高，可極大地改善p型材料的導電特性。此方法裝置簡單、操作簡便、常溫工作，可制備具有良好導電特性的p型氮化物半導體材料，且可對完整器件結構晶圓片做后期處理，在可見光、紫外、深紫外LED、LD、探測器等光電子領域中有著廣泛的應用前景和開發潛力。

技術領域

本發明涉及氮化物半導體材料p型電導技術領域，特別涉及一種用于氮化物半導體材料除氫激活的裝置及氮化物半導體材料除氫激活的方法。

背景技術

氮化物半導體材料因其直接帶隙可調范圍廣、結構穩定性好及臨界擊穿電壓高等獨特的優勢，成為制備短波長高亮度發光二極管、高功率激光器、高靈敏度光探測器以及高溫大功率電子器件的材料基礎。過去的十多年間，在眾多的研究工作者及產業界持續不斷的共同努力下，可見藍綠光、紫外、深紫外光電子器件獲得了極大的發展。然而與GaN基的可見光和近紫外光電子器件相比，AlGaN紫外光電子器件的工作效率還普遍較低，其關鍵的原因在于AlGaN材料體系的本質特性以及器件工藝方面所存在的難以克服的科學難題，包括高Al組分AlGaN材料外延晶體質量不高、高Al組分 AlGaN材料的光學各項異性、自發極化及壓電極化較強，以及p型摻雜和激活困難等。

摻雜作為調控半導體導電性質最重要的手段之一，在半導體器件的制備當中扮演著關鍵的角色。目前III族氮化物半導體材料的n型摻雜效率較高，能夠提供較高的電子濃度，滿足各種光電子器件的使用要求。與n型摻雜相比，目前III族氮化物半導體材料的p型摻雜效率普遍不高，尤其在高Al 組分的AlGaN材料中，p型雜質容易形成深能級，受主激活能高，雜質的激活效率較低，導致p型AlGaN材料的導電性通常處于較低水平，無法滿足各類光電子器件的使用要求。而且在材料生長過程中所引入的H原子容易與p型雜質結合形成絡合物，進而鈍化p型雜質的受主活性，減小材料的空穴濃度，進一步降低了AlGaN材料的p型導電性。

為了提高p型氮化物材料的導電性，研究者提出了許多方法，包括極化誘導摻雜、超晶格摻雜、delta摻雜及受主-施主共摻等等。針對H原子鈍化 p型雜質受主活性的難題，1989年日本的Amano研究組通過低能電子束輻照工藝，打斷p型雜質Mg與H之間的鍵連，除去H，恢復了Mg雜質的受主活性，首次獲得了p型的GaN樣品。隨后，1992年日本Nakamura研究組發現在氮氣氣氛中熱退火能夠起到和低能電子束輻照同樣的除H效果，且能更方便地獲得高導電性的p型GaN材料。跟GaN相比，AlGaN材料的 p型激活難度更大，需要更高的退火溫度。盡管退火目前已經成為p型AlGaN 材料最常用的激活方法，但由于其需要用到800℃以上的高溫，容易在激活的同時形成氮空位等缺陷補償中心，降低空穴濃度，導致難以得到一個最佳的激活效果，限制了p型AlGaN材料導電性的進一步提高。

發明內容

為解決針對上述提到的對氮化物半導體材料進行除氫難的問題，本發明提供一種用于氮化物半導體材料除氫激活的裝置，包括電解液容器，所述電解液容器底部設置有開口，所述開口下方放置p型摻雜的氮化物半導體晶片；

還包括輔助電極和參比電極，所述輔助電極和參比電極一端設置在所述電解液容器內可與電解液容器內的電解液接觸，另一端穿過所述電解液容器側壁與外部測試裝置連接；

還包括與所述p型摻雜的氮化物半導體晶片電性連接的探針或導線，其中，p型摻雜的氮化物半導體晶片作為工作電極。