[发明专利]一种用于氮化物半导体材料除氢激活的装置

说明书

本发明涉及氮化物半导体材料p型电导技术领域，特别涉及一种用于氮化物半导体材料除氢激活的装置及氮化物半导体材料除氢激活的方法。本发明采用恒电位电化学装置，通过打断p型杂质与H原子的键连，并将H从样品中移除，激活p型杂质的受主活性，在外加电压和电解液离子的共同作用下，H原子与p型杂质的键连可被有效打断并脱离样品，从而使p型杂质被迅速激活，空穴浓度获得提高，可极大地改善p型材料的导电特性。此方法装置简单、操作简便、常温工作，可制备具有良好导电特性的p型氮化物半导体材料，且可对完整器件结构晶圆片做后期处理，在可见光、紫外、深紫外LED、LD、探测器等光电子领域中有着广泛的应用前景和开发潜力。

技术领域

本发明涉及氮化物半导体材料p型电导技术领域，特别涉及一种用于氮化物半导体材料除氢激活的装置及氮化物半导体材料除氢激活的方法。

背景技术

氮化物半导体材料因其直接带隙可调范围广、结构稳定性好及临界击穿电压高等独特的优势，成为制备短波长高亮度发光二极管、高功率激光器、高灵敏度光探测器以及高温大功率电子器件的材料基础。过去的十多年间，在众多的研究工作者及产业界持续不断的共同努力下，可见蓝绿光、紫外、深紫外光电子器件获得了极大的发展。然而与GaN基的可见光和近紫外光电子器件相比，AlGaN紫外光电子器件的工作效率还普遍较低，其关键的原因在于AlGaN材料体系的本质特性以及器件工艺方面所存在的难以克服的科学难题，包括高Al组分AlGaN材料外延晶体质量不高、高Al组分 AlGaN材料的光学各项异性、自发极化及压电极化较强，以及p型掺杂和激活困难等。

掺杂作为调控半导体导电性质最重要的手段之一，在半导体器件的制备当中扮演着关键的角色。目前III族氮化物半导体材料的n型掺杂效率较高，能够提供较高的电子浓度，满足各种光电子器件的使用要求。与n型掺杂相比，目前III族氮化物半导体材料的p型掺杂效率普遍不高，尤其在高Al 组分的AlGaN材料中，p型杂质容易形成深能级，受主激活能高，杂质的激活效率较低，导致p型AlGaN材料的导电性通常处于较低水平，无法满足各类光电子器件的使用要求。而且在材料生长过程中所引入的H原子容易与p型杂质结合形成络合物，进而钝化p型杂质的受主活性，减小材料的空穴浓度，进一步降低了AlGaN材料的p型导电性。

为了提高p型氮化物材料的导电性，研究者提出了许多方法，包括极化诱导掺杂、超晶格掺杂、delta掺杂及受主-施主共掺等等。针对H原子钝化 p型杂质受主活性的难题，1989年日本的Amano研究组通过低能电子束辐照工艺，打断p型杂质Mg与H之间的键连，除去H，恢复了Mg杂质的受主活性，首次获得了p型的GaN样品。随后，1992年日本Nakamura研究组发现在氮气气氛中热退火能够起到和低能电子束辐照同样的除H效果，且能更方便地获得高导电性的p型GaN材料。跟GaN相比，AlGaN材料的 p型激活难度更大，需要更高的退火温度。尽管退火目前已经成为p型AlGaN 材料最常用的激活方法，但由于其需要用到800℃以上的高温，容易在激活的同时形成氮空位等缺陷补偿中心，降低空穴浓度，导致难以得到一个最佳的激活效果，限制了p型AlGaN材料导电性的进一步提高。

发明内容

为解决针对上述提到的对氮化物半导体材料进行除氢难的问题，本发明提供一种用于氮化物半导体材料除氢激活的装置，包括电解液容器，所述电解液容器底部设置有开口，所述开口下方放置p型掺杂的氮化物半导体晶片；

还包括辅助电极和参比电极，所述辅助电极和参比电极一端设置在所述电解液容器内可与电解液容器内的电解液接触，另一端穿过所述电解液容器侧壁与外部测试装置连接；

还包括与所述p型掺杂的氮化物半导体晶片电性连接的探针或导线，其中，p型掺杂的氮化物半导体晶片作为工作电极。