專(zhuān)利名稱(chēng)：一種p型氮化鎵的表面處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光電技術(shù)領(lǐng)域，尤其是提供一種P型氮化鎵的表面處理方法。
技術(shù)背景GaN基光電器件由于具有其波長(zhǎng)短，發(fā)光效率高等優(yōu)點(diǎn)，在光電領(lǐng)域中正 發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用；同時(shí)GaN材料在電子器件，比如金屬-半導(dǎo)體場(chǎng)效 應(yīng)管，高遷移率晶體管中也受到越來(lái)越多的關(guān)注。然而GaN基材料的發(fā)展也面 臨著一些困難，其中之一就是p型摻雜的問(wèn)題。P型GaN中摻入的Mg在生長(zhǎng)過(guò)程 中與H結(jié)合成^t因而不能起到受主作用。熱退火可以解除Mg-時(shí)建，但熱退火 后通常也只會(huì)有1%-0. 1。/n的Mg被激活，因此Mg受主的濃度不高；再加上Mg的電 離能較高，造成實(shí)際的p型GaN中空穴濃度較低(1017cnT3)。低的空穴濃度以及 高的功函數(shù)使得難以形成高質(zhì)量的歐姆接觸，這嚴(yán)重影響了 GaN基光電器件的 轉(zhuǎn)換效率，散熱性以及壽命。且通常在制作GaN的p型歐姆接觸前要進(jìn)行表面 處理，比如用酸類(lèi)(HC1，王水，HF)和碌u化物((NH4) 2S， Na2S )的溶液浸泡， 從而達(dá)到除去表面氧化物，鈍化表面，提高表面空穴濃度的作用，然而由于 光刻膠在堿性環(huán)境中將溶解，用溶液處理p型氮化鎵的辦法在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中 會(huì)受到很大限制。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的提供一種p型氮化鎵的表面處理方法，改善p型氮化鎵 的電學(xué)性能。本發(fā)明的上述目的是通過(guò)如下的技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的 一種p型氮化鎵的表面處理方法，包括步驟如下1) 將清洗干凈的P型氮化鎵樣品放入反應(yīng)離子刻蝕機(jī)反應(yīng)室內(nèi)；2) 對(duì)反應(yīng)室抽真空，至氣壓小于8. Oxl(T托后，用氟等離子體對(duì)樣品表 面處理。在步驟1中，在樣品放入反應(yīng)離子刻蝕機(jī)反應(yīng)室內(nèi)之前，將反應(yīng)離子刻 蝕機(jī)(RIE)反應(yīng)室內(nèi)的殘余氣體抽去至氣壓小于1毫托。步驟2中，所述的用氟等離子體對(duì)樣品表面處理為，在反應(yīng)室內(nèi)采用CF4 作為反應(yīng)氣對(duì)樣品表面進(jìn)行轟擊。在步驟1中，用三氯乙烯，丙酮，酒精，去離子水分別煮沸并超生對(duì)p 型氮化鎵樣品進(jìn)行清洗。步驟1之前，p型氮化鎵上有光刻圖形。步驟2中，所述用氟等離子體對(duì)樣品表面進(jìn)行處理時(shí)，反應(yīng)室內(nèi)的壓強(qiáng) 范圍為10毫托到60毫托之間。。步驟2中，所述用氟等離子體對(duì)樣品表面進(jìn)行處理時(shí)，RIE的刻蝕功率的 范圍為10瓦到100瓦之間。步驟2中，所述用氟等離子體對(duì)樣品表面進(jìn)行轟擊的時(shí)間范圍為20秒到 200秒之間。本發(fā)明的技術(shù)效果采用本方法能有效地對(duì)p型氮化鎵的表面進(jìn)行處理，可解除p型氮化鎵的 Mg-H鍵，除去氧化層，提高表面空穴濃度，降低4妻觸電阻的作用；同時(shí)，這 種方法由于是干法處理，因此避免了濕法處理帶來(lái)的弊端，比如溶液中的雜 質(zhì)污染表面，堿性溶液腐蝕光刻膠等。


圖l為本發(fā)明處理方法的示意圖；圖2為實(shí)施例二中所述的F等離子體處理前后I-V曲線(xiàn)的變化，圓形線(xiàn)形 為樣品處理后的結(jié)果，四方線(xiàn)形為樣品處理前的結(jié)果。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合圖1詳細(xì)描述本發(fā)明p型氮化鎵的表面處理方法，但不構(gòu)成對(duì) 本發(fā)明的限制。 實(shí)施例1:取一篇未退火的P型摻Mg的GaN， p型GaN，用有機(jī)溶劑清洗干凈；將反 應(yīng)離子刻蝕機(jī)(RIE)反應(yīng)室內(nèi)的殘余氣體抽去至氣壓小于1毫托，然后充氣， 將清洗干凈的p型GaN樣品置于反應(yīng)室內(nèi)，對(duì)反應(yīng)室抽真空，至氣壓小于 8.0xl0-s托，此時(shí)開(kāi)始F等離子體對(duì)p型GaN表面處理。即用C^作為反應(yīng)氣， 氣體流量調(diào)至30ccm, RIE的刻蝕功率調(diào)為20W,反應(yīng)時(shí)反應(yīng)室內(nèi)壓強(qiáng)調(diào)整至 40毫托。轟擊表面200秒后停止，關(guān)閉CF4氣閥，抽去反應(yīng)室內(nèi)的氣體，至氣 壓小于8. OxlO—s托后向反應(yīng)室內(nèi)充氣，直常壓后將樣品取出。對(duì)處理后與未 處理的樣品進(jìn)行Hall測(cè)量，發(fā)現(xiàn)未處理的樣品呈高阻特性，而處理后的樣品 空穴濃度為p=3x1012cnT2，遷移率為3cm7vs。這表明F離子處理與退火一樣可 以解除Mg-H鍵。由于F離子只能對(duì)表層的GaN起作用，因此對(duì)不同厚度的樣 品F離子處理的條fj^不同。實(shí)施例2:取一 0. 6cmxlcm大小的激活后的p型GaN,用有機(jī)溶劑清洗干凈，用光刻 膠作掩膜刻出傳輸線(xiàn)圖形；將反應(yīng)離子刻蝕機(jī)(RIE)反應(yīng)室內(nèi)的殘余氣體抽去至氣壓小于l毫托，然后充氣，將清洗干凈的p型GaN樣品置于反應(yīng)室內(nèi)， 對(duì)反應(yīng)室抽真空，至氣壓小于8. Oxl(^托，此時(shí)開(kāi)始F等離子體對(duì)p型GaN 表面處理。用CF,作為反應(yīng)氣，氣體流量調(diào)至30ccm, RIE的刻蝕功率調(diào)為20W, 反應(yīng)時(shí)反應(yīng)室內(nèi)壓強(qiáng)調(diào)整至30毫托。轟擊表面150秒后停止，關(guān)閉CF4氣閥， 抽去反應(yīng)室內(nèi)的氣體，至氣壓小于8. 0x10—s托后向反應(yīng)室內(nèi)充氣，直常壓后 將樣品取出。處理后的樣品立即去蒸鍍Ni/Au (20nm/20nm)電極，剝離光刻膠 后于氧氣氣氛下，500度合金5分鐘，測(cè)量處理后比接觸電阻率的變化。參考 圖2，可見(jiàn)處理后大大減小了串聯(lián)電阻，也降低了勢(shì)壘高度，同時(shí)沒(méi)有增加反 向漏電。本發(fā)明中除采用CF4對(duì)p型GaN樣品表面處理，還可以采用其他的氟等離 子體對(duì)p型GaN樣品表面處理，如XeR等。上述是對(duì)于本發(fā)明最佳實(shí)施例工藝步驟的詳細(xì)描述，但是很顯然，本發(fā) 明技術(shù)領(lǐng)域的研究人員可以根據(jù)上述的步驟作出形式和內(nèi)容方面非實(shí)質(zhì)性的 改變而不偏離本發(fā)明所實(shí)質(zhì)保護(hù)的范圍，因此，本發(fā)明不局限于上述具體的 形式和細(xì)節(jié)。
權(quán)利要求
1、一種p型氮化鎵的表面處理方法，包括步驟如下1)將清洗干凈的p型氮化鎵樣品放入反應(yīng)離子刻蝕機(jī)反應(yīng)室內(nèi)；2)對(duì)反應(yīng)室抽真空，至氣壓小于8.0×10-5托后，用氟等離子體對(duì)樣品表面處理。
2、 如權(quán)利要求1所述的p型氮化鎵的表面處理方法，其特征在于在步 驟1中，在樣品放入反應(yīng)離子刻蝕機(jī)反應(yīng)室內(nèi)之前，將反應(yīng)離子刻蝕機(jī)反應(yīng) 室內(nèi)的殘余氣體抽去至氣壓小于1毫托。
3、 如權(quán)利要求1所述的p型氮化鎵的表面處理方法，其特征在于步驟 2中，所述的用氟等離子體對(duì)樣品表面處理為，在反應(yīng)室內(nèi)采用Ch作為反應(yīng) 氣對(duì)樣品表面進(jìn)行轟擊。
4、 如權(quán)利要求l或3所述的p型氮化鎵的表面處理方法，其特征在于 步驟l中，對(duì)p型氮化4家樣品進(jìn)行清洗包括用三氯乙烯，丙酮，酒精，去 離子水分別煮沸并超生p型氮化鎵樣品。
5、 如權(quán)利要求1或3所述的p型氮化鎵的表面處理方法，其特征在于 步驟1之前，p型氮化鎵上有光刻圖形。
6、 如權(quán)利要求1或3所述的p型氮化鎵的表面處理方法，其特征在于 步驟2中，所述用氟等離子體對(duì)樣品表面進(jìn)行處理時(shí)，反應(yīng)室內(nèi)的壓強(qiáng)范圍 為IO毫托到60毫托之間。
7、 如權(quán)利要求l或3所述的p型氮化鎵的表面處理方法，其特征在于 步驟2中，所述用氟等離子體對(duì)樣品表面進(jìn)行處理時(shí)，RIE的刻蝕功率的范圍 為10瓦到100瓦之間。
8、 如權(quán)利要求l或3所述的p型氮化鎵的表面處理方法，其特征在于 步驟2中，所述用氟等離子體對(duì)樣品表面進(jìn)行轟擊的時(shí)間范圍為20秒到200秒之間。
全文摘要
本發(fā)明提供一種p型氮化鎵的表面處理方法，屬于光電技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括將清洗干凈的p型氮化鎵樣品放入反應(yīng)離子刻蝕機(jī)反應(yīng)室內(nèi)；對(duì)反應(yīng)室抽真空，至氣壓小于8.0×10^-5托后，用氟等離子體對(duì)樣品表面處理。本發(fā)明可解除p型氮化鎵的Mg-H鍵，除去氧化層，提高p型氮化鎵表面空穴濃度，降低接觸電阻的作用；同時(shí)，由于采用了干法處理，避免了濕法處理帶來(lái)的弊端。本發(fā)明有效地改善了p型氮化鎵的電學(xué)性能。
文檔編號(hào)H01L21/02GK101335204SQ20071012309
公開(kāi)日2008年12月31日 申請(qǐng)日期2007年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月29日
發(fā)明者張國(guó)義, 王彥杰, 胡成余, 胡曉東 申請(qǐng)人:北京大學(xué)