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1、10申请公布号CN102031484A43申请公布日20110427CN102031484ACN102031484A21申请号201010514077222申请日20101013C23C14/18200601C23C14/58200601C23F1/26200601C23F1/30200601C23C16/3420060171申请人中国科学院半导体研究所地址100083北京市海淀区清华东路甲35号72发明人魏同波王军喜路红喜刘乃鑫曾一平李晋闽74专利代理机构中科专利商标代理有限责任公司11021代理人汤保平54发明名称金属催化脱氢提高镁掺杂氮化物激活效率的方法57摘要本发明提供一种金属催化脱氢。
2、提高镁掺杂氮化物激活效率的方法,包括如下步骤步骤1用溅射或者蒸发的方法在P型氮化物样品表面沉积一层金属薄层;步骤2对沉积金属薄层的P型氮化物进行退火;步骤3用酸溶液去除P型氮化物样品表面的金属薄层;步骤4用去离子水对去除了金属薄层的P型氮化物样品表面清洗干净。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图1页CN102031487A1/1页21一种金属催化脱氢提高镁掺杂氮化物激活效率的方法,包括如下步骤步骤1用溅射或者蒸发的方法在P型氮化物样品表面沉积一层金属薄层;步骤2对沉积金属薄层的P型氮化物进行退火;步骤3用酸溶液去除P型氮化物样品表面的金属薄。
3、层;步骤4用去离子水对去除了金属薄层的P型氮化物样品表面清洗干净。2如权利要求1所述的采用金属催化脱氢提高镁掺杂氮化物激活效率的方法,其中金属薄层为铂或钼。3如权利要求1或2所述的采用金属催化脱氢提高镁掺杂氮化物激活效率的方法,其中金属薄层的厚度为210NM。4如权利要求1所述的采用金属催化脱氢提高镁掺杂氮化物激活效率的方法,其中退火是在氮气或空气条件下进行,退火的温度为500750,退火的时间为520分钟。5如权利要求1所述的采用金属催化脱氢提高镁掺杂氮化物激活效率的方法,其中P型氮化物样品包括GAN、ALN、INN、ALGAN或者INGAN。6如权利要求1所述的采用金属催化脱氢提高镁掺杂氮。
4、化物激活效率的方法,其中P型氮化物是使用二茂基镁作为掺杂剂的P型氮化物。7如权利要求1所述的采用金属催化脱氢提高镁掺杂氮化物激活效率的方法,其中去除P型氮化物样品表面金属薄层的溶液为王水水浴并加热。权利要求书CN102031484ACN102031487A1/4页3金属催化脱氢提高镁掺杂氮化物激活效率的方法技术领域0001本发明涉及光电技术中IIIV族氮化物P型掺杂领域,具体是关于金属催化脱氢提高镁掺杂氮化物激活效率的方法。背景技术0002长期以来,氮化镓GAN基光电子器件的发展一直受到P型GAN质量的制约。自从NAKAMURA在P型GAN材料制备上取得的突破性进展,镁就成为了应用最为广泛的I。
5、II/V族氮化物的P型掺杂剂。但目前制备具有高的空穴浓度、低电阻率及高晶体质量的镁掺杂P型GAN材料仍然困难重重,远没有达到人们的预期目标。例如对于蓝绿光LED的应用来说,P型GAN通常位于器件的最上层,如果P型GAN质量不好,就不能实现理想的欧姆接触。不仅使得器件的电学性能下降、器件的性能退化、降低可靠性与寿命,而且会产生强的光吸收,降低器件的出光效率。另一方面,为了保证下面INGAN量子阱不发生分解和偏析,PGAN生长温度必须控制1000以内,然而GAN的低温生长又影响了材料质量和掺杂物的激活率。因此,如何获得低温生长的高激活PGAN就成为了当前最迫切解决的问题。0003在当前通常的MOC。
6、VD生长工艺中,作为载气的氢气及反应物氨气和有机源分解出的氢与镁结合成MGH络合物而钝化GAN外延层中镁受主,因此直接掺杂镁的GAN电阻率高达108CM,呈现为N型。镁掺杂GAN中镁与氢可以产生多种形式的复合体,有MGH直接成键,间隙式MGI复合HMGH,替位式MGGA复合体MGGANH、MGCANGAIH2和MGGAMGIH等形式,这些都严重降低了P型GAN中的有效空穴浓度。1992年,NAKAMURA把镁掺杂P型GAN在750氮气气氛下热退火,获得了较高空穴浓度的GAN参考文献SNAKAMURA,NIWASA,MSENOH,ANDTMUKAI,JPNJAPPLPHYS,34,L797199。
7、2,热退火技术成为了P型GAN激活的标准工艺。如何进一步打断MGH键被打断从而使氢逸出,成为了决定P型GAN活化的重要因素,因此,寻找新的催化脱氢金属材料来去氢而激活镁,实现高退火效率,就成为了一个有重要应用意义的课题。发明内容0004针对现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种提高镁在P型GAN基材料中激活效率的方法,该方法使镁掺杂GAN材料中获得更高的空穴浓度。0005为实施上述目的,本发明的主要技术方案为一种金属催化脱氢提高镁掺杂氮化物激活效率的方法,包括如下步骤0006步骤1用溅射或者蒸发的方法在P型氮化物样品表面沉积一层金属薄层;0007步骤2对沉积金属薄层的P型氮化物进行退火;00。
8、08步骤3用酸溶液去除P型氮化物样品表面的金属薄层;0009步骤4用去离子水对去除了金属薄层的P型氮化物样品表面清洗干净。0010其中金属薄层为铂或钼。0011其中金属薄层的厚度为210NM。说明书CN102031484ACN102031487A2/4页40012其中退火是在氮气或空气条件下进行,退火的温度为500750,退火的时间为520分钟。0013其中P型氮化物样品包括GAN、ALN、INN、ALGAN或者INGAN。0014其中P型氮化物是使用二茂基镁作为掺杂剂的P型氮化物。0015其中去除P型氮化物样品表面金属薄层的溶液为王水水浴并加热。附图说明0016为进一步说明本发明的内容,以下。
9、结合具体实施方式对本发明作一详细的描述,其中0017图1为本发明提供的提高镁在P型氮化物中激活效率的方法流程图;0018图2为退火后PGAN的SIMS结果测量;0019图3为退火后PGAN上NI/AU电极的IV特性。具体实施方式0020请参阅图1所示,本发明提供一种金属催化脱氢提高镁掺杂氮化物激活效率的方法,包括如下步骤0021步骤1S10用溅射或者蒸发的方法在P型氮化物样品表面沉积一层金属薄层,该金属层为可以催化脱氢的铂或钼金属,该金属薄层的厚度为210NM范围;所述P型氮化物样品包括GAN、ALN、INN、ALGAN或者INGAN等IIIV族化合物半导体材料;0022步骤2S20对沉积金属。
10、薄层的P型氮化物进行退火,所述退火是在氮气或空气条件下进行,退火的温度为500750,退火的时间为520分钟以保证氢有效去除;0023步骤3S30用酸溶液去除P型氮化物样品表面的金属薄层,所述去除P型氮化物样品表面的金属薄层的溶液为王水水浴并加热,时间在1030分钟,以保证金属薄层能被彻底腐蚀去除;0024步骤4S40用去离子水对去除了金属薄层的P型氮化物样品表面清洗干净,去除表面残留酸液。0025其中该镁掺杂P型氮化物是使用二茂基镁作为掺杂剂的P型氮化物。0026实施实例10027运用MOCVD外延炉在蓝宝石衬底上生长GAN低温缓冲层、非掺杂GAN和镁掺杂GAN,其中PGAN生长温度为950。
11、,200TORR压力下采用氢气做载气,镁流量为110SCCM。从外延炉中取出PGAN材料,采用电子束蒸发的方法镀一层2NM10NM的金属铂或者钼薄层,沉积温度是室温下,气压为106TORR,沉积速率为01NM/S。然后在氮气气氛中进行高温退火处理,最佳退火温度为700720,退火时间为520MIN。随后在4060下水浴加热,用王水HNO3HCL13腐蚀1030分钟,去除金属薄层,用去离子水多次冲洗,清除酸液,用氮气枪吹干样品。0028表一所示是上述P型GAN膜的室温电学性能,通过采用铂和钼金属催化,GAN的空穴浓度均提高一倍以上,电阻率明显降低。0029同时图2也给出了型GAN外延层中H浓度的。
12、二次离子质谱SIMS的结果,金属铂和钼显示出了明显的去氢效果,GAN中氢的浓度变为未使用金属催化样品的3060,从而提说明书CN102031484ACN102031487A3/4页5高的镁的活化效率。图3也显示了金属催化对型GAN上NI/AU电极的电学特性的影响,电阻降低明显。0030实施实例20031运用MOCVD外延炉在蓝宝石衬底上生长ALN低温缓冲层、非掺杂ALN和镁掺杂ALGAN,其中P型ALGAN生长温度为1080,200TORR压力下采用氢气做载气,镁流量为110SCCM,铝流量为120SCCM,从外延炉中取出P型ALGAN材料,采用电子束蒸发的方法镀一层2NM10NM的金属铂或者。
13、钼薄层,沉积温度是室温下,气压为106TORR,沉积速率为01NM/S。然后在氮气气氛中进行高温退火处理,最佳退火温度为700720,退火时间为520MIN。随后在4060下水浴加热,用王水HNO3HCL13腐蚀1030分钟,去除金属薄层,用去离子水多次冲洗,清除酸液,用氮气枪吹干样品。本发明可有效提高P型ALGAN材料中镁的激活效率,降低ALGAN中镁激活能较高带来的影响。0032实施实例30033运用MOCVD外延炉在蓝宝石衬底上生长ALN低温缓冲层、非掺杂GAN和镁掺杂INGAN,其中P型INGAN生长温度为750,200TORR压力下采用氮气做载气,镁流量为110SCCM,铟流量为16。
14、0SCCM,从外延炉中取出P型INGAN材料,采用电子束蒸发的方法镀一层2NM10NM的金属铂或者钼薄层,沉积温度是室温下,气压为106TORR,沉积速率为01NM/S。然后在氮气气氛中进行高温退火处理,最佳退火温度为700720,退火时间为520MIN。随后在4060下水浴加热,用王水HNO3HCL13腐蚀1030分钟,去除金属薄层,用去离子水多次冲洗,清除酸液,用氮气枪吹干样品。本发明可有效提高P型INGAN材料中镁的激活效率。0034实施实例40035运用MOCVD外延炉在蓝宝石衬底上生长蓝绿光LED,具体过程为依次生长低温缓冲层、非掺GAN、掺硅GAN、INGAN/GAN多量子阱以及镁。
15、掺杂GAN,从外延炉中取出LED外延片,采用电子束蒸发的方法镀一层2NM10NM的金属铂或者钼薄层,沉积温度是室温下,气压为106TORR,沉积速率为01NM/S。然后在氮气气氛中进行高温退火处理,最佳退火温度为700720,退火时间为520MIN。随后在4060下水浴加热,用王水HNO3HCL13腐蚀1030分钟来去除金属薄层,用去离子水多次冲洗,清除酸液,用氮气枪吹干样品。本发明可形成低阻的接触层,降低P型GAN欧姆接触和LED的串联电阻,提高LED性能。0036本发明退火后金属催化P型GAN的霍尔测试的结果,请参阅表一所示0037表一00380039以上所述,仅为本发明中的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任说明书CN102031484ACN102031487A4/4页6何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内,可轻易想到的变换或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。说明书CN102031484ACN102031487A1/1页7图1图2图3说明书附图CN102031484A。