本发明专利技术公开了一种测量高Al组分AlGaN材料的刻蚀诱生界面态参数的方法，该方法包括：在蓝宝石衬底上外延高Al组分AlGaN材料；利用ICP刻蚀技术对AlGaN材料表面进行处理；制备基于AlGaN材料的无刻蚀处理及经过刻蚀处理的不同条件的肖特基二极管；利用肖特基电容谱法获得AlGaN材料刻蚀诱生界面态密度及能级分布状况。本发明专利技术根据肖特基电容谱法测量界面态的原理，提出利用电容谱技术来测量AlGaN材料刻蚀诱生界面态，避免了利用深能级瞬态谱(DLTS)及PL谱的等其他测量诱生缺陷方法的局限性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体器件
，尤其涉及。
技术介绍
三元系合金AlxGahN材料是一种直接带隙半导体，且随着Al组分由O至I的变化其禁带宽度在3. 4至6. 2eV之间连续可调，对应的波长范围为200至365nm，因而是一种重要的短波长光电子材料，被广泛应用于可见盲、日盲波段的紫外探测器以及紫外发光二极管，紫外激光器等方面。在研制AlGaN基紫外探测器、发光二极管或激光器等器件时，台面制备是必不可少的步骤。耐腐蚀、化学性能稳定是AlGaN材料的优点之一，室温下酸碱对AlGaN材料的腐蚀都很缓慢，采用电化学/光化学增强的方法可以提高刻蚀速率，但由于湿法腐蚀存在图形转移精度差的缺点，难以用于实用器件，特别是小尺寸或大规模焦平面等器件的制备，因此在器件的制备中常采用干法刻蚀来达到台面工艺的要求。由于干法刻蚀技术是化学反应与物理轰击作用相结合的刻蚀方法，因此在AlGaN器件的台面制备中，难免会引入损伤。如，等离子体的轰击会引起表面晶体缺陷和化学键的断裂，材料表面某种成分的优先溅射，从而形成非化学计量的表面等，这些会在刻蚀表面形成表面态，从而增加器件的反向暗电流和表面漏电流，影响器件的性能和稳定性。因此深入研究AlGaN材料刻蚀诱生缺陷的特性，对理解和分析刻蚀工艺对器件性能的影响机理，提高器件性能具有重要意义。目前，关于AlGaN基材料的刻蚀损伤的研究主要集中于GaN材料及低Al组分的AlGaN材料，其研究刻蚀诱生缺陷常见的方法是采用深能级瞬态谱(DLTS)、光致发光谱(PL)等技术。但随着AlGaN材料中Al含量的增加，材料的禁带宽度逐渐增大，使得对高Al组分的AlGaN材料刻蚀损伤的研究变得较为困难。这不仅是由于难以获得高质量的AlGaN材料，同时也是因为受到了测试条件的限制。由于DLTS技术是通过测量在交流偏压信号下的样品瞬态结电容，从而监测载流子耗尽层的宽度，对于AlGaN这样的高阻半导体材料，在DLTS测量的温度范围内，载流子在宽能带且高阻的耗尽层中的输运变得很困难，因而常规的DLTS方法对高Al组分的AlGaN材料的缺陷研究将有一定的局限性。在GaN及低Al组分的AlGaN材料的光致发光谱的测量中通常使用波长为325nm的He-Cd激光器；而对于高Al组分的AlGaN材料，特别是在日盲探测器的制备中所需要Al组分45 %及65 %，对应的波长分别是280nm和240nm，很难找到波长足够短的激光器去激发AlGaN材料。因此，目前关于高Al组分的AlGaN材料的刻蚀诱生损伤的物理特性的研究几乎没有。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供，以避免在低温下进行高阻材料的电容测量及光学测试设备的局限性。( 二 )技术方案为达到上述目的，本专利技术提供了一种测量高Al组分AlGaN材料的刻蚀诱生界面态参数的方法，该方法包括步骤10 :在蓝宝石衬底上外延高Al组分AlGaN材料； 步骤20 :利用ICP刻蚀技术对该AlGaN材料表面进行处理；步骤30 :制备基于AlGaN材料的无刻蚀处理及经过不同刻蚀条件处理的肖特基二极管； 步骤40 JHiAlGaN肖特基二极管的I_V特性，提取二极管的串联电阻Rs ；步骤50 JHiAlGaN肖特基二极管的Cm-V特性，利用串联电阻Rs对测量得到的电容Cm进行校正，获得结电容C-V特性，并利用该C-V特性，提取二极管的肖特基势垒高度ΦΒ ；步骤60 :测试AlGaN肖特基二极管在频率IkHz ^ f ^ IMHz范围内，不同正偏压下的CM-f曲线；通过结电容C与界面态电容Cp和耗尽层电容cs。的关系，得到不同偏压下的界面态电容cp-f曲线；通过界面态电容Cp和界面态能级密度Nss的关系、界面态能级Ess相对于半导体表面导带底的位置与外加偏压的关系，获得界面态密度Nss的能量分布Nss (Ec-Ess)。上述方案中，所述步骤10包括步骤101 :在蓝宝石衬底上利用MOCVD的方法外延生长厚度力⑴U A的AlN缓冲层；步骤102 :在所述AlN缓冲层上继续外延生长非故意掺杂的n_型的高Al组分AlGaN材料。所述n_型的高Al组分AlGaN材料为Ala45Gaa55N材料，厚度为O. 5 Ium0上述方案中，所述步骤20包括使用ICP刻蚀技术处理AlGaN材料表面，获得不同刻蚀条件处理的AlGaN材料表面；刻蚀工艺条件如下C12 20sccm,BCl3 10sccm,LF 300ff,RF 10ff至60W ;其中，为测量不同RF功率对AlGaN材料表面产生的刻蚀损伤的影响，RF功率可选择在某一范围变化。上述方案中，所述步骤30包括步骤301 :在经过不同处理条件的AlGaN材料的表面旋涂光刻胶，通过光刻形成材料的欧姆接触图形，利用电子束蒸发生长Ti/Al/Ni/Au多层金属，厚度为350/1200/400/ 5()θΑ，剥离后形成欧姆接触金属；步骤302 :在750°C 850°C温度范围内，在N2氛围中对Ti/Al/Ni/Au多层金属进行快速热退火，热退火时间为30秒 60秒，形成AlGaN材料的欧姆接触；步骤303 :在AlGaN材料的表面旋涂光刻胶，通过光刻形成材料的肖特基接触图形，利用电子束蒸发生长Au金属，厚度为3000 Λ，通过剥离工艺，完成不同处理条件的AlGaN材料肖特基二极管的制备。上述方案中，所述步骤40包括步骤401 :利用半导体参数测试仪测试AlGaN肖特基二极管的正向I-V特性；步骤402 :将测得的I -V特性曲线进行整理，获得 /曲线，利用公式 α In /4γ = ΤΚ 提取i一 /曲线的斜率，从而获得AlGaN肖特基二极管的串联电阻Rs，权利要求1.一种测量高Al组分AlGaN材料的刻蚀诱生界面态参数的方法，其特征在于，该方法包括 步骤10 :在蓝宝石衬底上外延高Al组分AlGaN材料； 步骤20 :利用ICP刻蚀技术对该AlGaN材料表面进行处理； 步骤30 :制备基于AlGaN材料的无刻蚀处理及经过不同刻蚀条件处理的肖特基二极管； 步骤40 JHiAlGaN肖特基二极管的I_V特性，提取二极管的串联电阻Rs ； 步骤50 :测试AlGaN肖特基二极管的Cm-V特性，利用串联电阻Rs对测量得到的电容Cm进行校正，获得结电容C-V特性，并利用该C-V特性，提取二极管的肖特基势垒高度ΦΒ ；步骤60 JHiAlGaN肖特基二极管在频率IkHz ^ f ^ IMHz范围内，不同正偏压下的CM-f曲线；通过结电容C与界面态电容Cp和耗尽层电容Cs。的关系，得到不同偏压下的界面态电容(；4曲线；通过界面态电容Cp和界面态能级密度Nss的关系、界面态能级Ess相对于半导体表面导带底的位置与外加偏压的关系，获得界面态密度Nss的能量分布Nss (Ec-Ess)。2.根据权利要求I所述的测量高Al组分AlGaN材料的刻蚀诱生界面态参数的方法，其特征在于，所述步骤10包括 步骤101 :在蓝宝石衬底上利用MOCVD的方法外延生长厚度为300 A的AlN缓冲层； 步骤102 :在所述AlN缓冲层上继续外延生长非故意掺杂的η-型的高Al组分AlGaN材料。3.根据权利要求2所述的测量高Al组分AlGa本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种测量高Al组分AlGaN材料的刻蚀诱生界面态参数的方法，其特征在于，该方法包括：步骤10：在蓝宝石衬底上外延高Al组分AlGaN材料；步骤20：利用ICP刻蚀技术对该AlGaN材料表面进行处理；步骤30：制备基于AlGaN材料的无刻蚀处理及经过不同刻蚀条件处理的肖特基二极管；步骤40：测试AlGaN肖特基二极管的I?V特性，提取二极管的串联电阻RS；步骤50：测试AlGaN肖特基二极管的CM?V特性，利用串联电阻RS对测量得到的电容CM进行校正，获得结电容C?V特性，并利用该C?V特性，提取二极管的肖特基势垒高度ΦB；步骤60：测试AlGaN肖特基二极管在频率1kHz≤f≤1MHz范围内，不同正偏压下的CM?f曲线；通过结电容C与界面态电容Cp和耗尽层电容CSC的关系，得到不同偏压下的界面态电容Cp?f曲线；通过界面态电容Cp和界面态能级密度Nss的关系、界面态能级Ess相对于半导体表面导带底的位置与外加偏压的关系，获得界面态密度Nss的能量分布Nss～(EC?Ess)。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：白云，申华军，汤益丹，王弋宇，韩林超，刘新宇，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：
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