【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及半導體器件，尤其是涉及一種判定gan基材料形成高阻的非破壞性表征方法。
技術介紹
1、gan基材料為第三代半導體，具有大的禁帶寬度，可以通過形成合金進行能帶調制，實現發光波長從紅外到紫外可調。因此gan基材料適合制備發光二極管、紫外發光二極管和探測器等設備，在固態半導體照明與顯示、醫用照明和軍事探測等領域具有廣泛的應用前景。同時，gan基材料具有禁帶寬度大、擊穿場強高、飽和電子漂移速度高等優點，可以通過極化效應產生高密度二維電子氣，因此gan電子器件可用于高效電能轉換、高頻信號調制、高壓可控開關、高速信息處理等領域，在功率和射頻電子器件領域具有巨大的應用潛力。
2、金屬有機物化學氣相沉積(mocvd)等技術常被用來實現gan基材料的異質外延生長與原位摻雜。由于mo有機源中碳基團的存在，mocvd生長系統中不可避免地存在碳元素的污染。同時，在gan功率器件和射頻器件中，需要通過摻雜較高濃度的碳元素獲得高阻gan，減少器件的關態漏電和提高擊穿電壓。n型gan的電阻率通常為幾毫歐姆厘米到幾十毫歐姆厘米之間，而功率器件和射頻器件所需高阻gan的電阻率需要大于上百歐姆厘米。然而，在gan材料的生長過程中，對于摻雜的碳元素是否形成了高阻gan，其表征手段較少。常規表征方法是破壞性的、且制造流程較長，生長的外延片需要經過芯片制造工藝，蒸鍍金屬電極后再進行霍爾測試，得到電阻率來進行判斷；例如，中國專利cn?103578986?a提供了一種高阻gan薄膜的制備方法，該專利就是通過測定樣品的電阻率，來判斷該樣品是否形成高阻
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于至少解決現有技術中存在的技術問題之一，提供一種判定gan基材料形成高阻的非破壞性表征方法，可以快速表征gan基材料中摻雜碳元素是否形成了高阻，本專利技術的創新性在于提供了一種新的非破壞性表征方法，可以直接對外延片進行測試表征，判定gan基材料中摻雜碳元素是否形成了高阻。
2、本專利技術的技術解決方案如下：
3、本專利技術提供了一種判定gan基材料形成高阻的非破壞性表征方法，包括以下步驟：
4、通過光致發光設備，分別獲得參考gan基外延片和目標gan基外延片對應的參考光譜圖、目標光譜圖；其中，所述參考gan基外延片為未經摻碳處理的gan基外延片，所述目標gan基外延片為經預設濃度摻碳處理的gan基外延片；
5、根據所述參考光譜圖，確定所述參考gan基外延片中gan本征發光峰、黃帶發光峰分別對應的第一參考pl強度、第二參考pl強度；
6、根據所述目標光譜圖，確定所述目標gan基外延片中gan本征發光峰、黃帶發光峰分別對應的第一目標pl強度、第二目標pl強度；
7、基于所述第一目標pl強度≤所述第一參考pl強度的10％且所述第二目標pl強度≤所述第二參考pl強度的10％，判定所述目標gan基外延片形成高阻。
8、在gan基材料中，除了本征發光峰，還存在黃帶發光峰，黃帶發光峰的來源常被認為是與ga空位缺陷或碳原子取代n原子形成深能級引起的發光，由于gan的mocvd生長過程中難免存在ga空位和cn等缺陷，因此未摻雜碳元素樣品或摻雜碳元素濃度低的gan基材料中存在gan本征發光峰和黃帶發光峰。當摻雜碳元素濃度增加后，深能級趨向飽和，碳原子傾向于取代ga原子，形成淺施主能級，與深能級受主形成自補償，實現高阻gan。cga淺施主能級形成后，gan本征發光峰會減弱；而淺施主能級補償深能級受主后，黃帶發光峰會減弱，因此可以通過gan本征發光峰和黃帶發光峰的強弱判定gan基材料中是否形成了高阻。當任意摻碳濃度的gan本征發光峰和黃帶發光峰的pl強度同時≤未摻雜碳元素gan的pl強度的10％時，則表明此摻雜碳元素濃度gan基材料實現了高阻；當任意摻碳濃度的gan本征發光峰和黃帶發光峰的pl強度未同時≤未摻雜gan的pl強度的10％，則表明此摻雜碳元素濃度gan基材料未實現高阻。
9、可選地，所述方法具體包括以下步驟：
10、通過光致發光設備在同一測試條件下，獲得所述參考gan基外延片和所述目標gan基外延片對應的gan本征發光峰的光譜圖，分別對應所述第一參考pl強度和所述第一目標pl強度；
11、通過光致發光設備在同一測試條件下，獲得所述參考gan基外延片和所述目標gan基外延片對應的黃帶發光峰的光譜圖，分別對應所述第二參考pl強度和所述第二目標pl強度；
12、將所述第一參考pl強度和所述第一目標pl強度進行對比，將所述第二參考pl強度和所述第二目標pl強度進行對比；
13、若所述第一目標pl強度≤所述第一參考pl強度的10％，且所述第二目標pl強度≤所述第二參考pl強度的10％，判定此目標gan基外延片形成了高阻。
14、可選地，所述光致發光設備的激光器波長為≤550nm中的其中一種或幾種激光器的組合，接收光譜儀的接收波長為≥300nm中的一種或幾種光譜儀組合。
15、可選地，所述光致發光設備的測試功率≥1mw，測試時間≥1ms。
16、可選地，測試所述gan本征發光峰的pl激光波長為213nm，接收光譜儀的接收波長為210nm-430nm。
17、可選地，所述gan本征發光峰的測試條件包括：激光功率為2.5mw，測試時間為50ms，測試起始波長范圍為260nm-430nm，測試分辨率為1.44mm。
18、可選地，測試所述黃帶發光峰的pl激光波長為375nm，接收光譜儀的接收波長為380nm-830nm。
19、可選地，所述黃帶發光峰的測試條件包括：激光功率為2.5mw，測試時間為50ms，測試起始波長范圍為400nm-750nm，測試分辨率為1.44mm。
20、可選地，所述gan本征發光峰的pl峰值波長為358-368nm。
21、可選地，所述黃帶發光峰的pl峰值波長為558-578nm。
22、本專利技術至少具有以下有益效果之一：
23、本專利技術通過直接對外延片進行表征，可以快速判斷gan基材料中摻雜碳元素是否形成了高阻。相比將外延片制造成芯片后再判定電阻率的表征方法，本專利技術加快了研發反饋進程、大幅減少了工藝流程。同時，本專利技術的表征方法判定結果更直觀，無需復雜的數據處理。另外，本專利技術表征方法屬于非破壞性測試，測試后外延片可以進行其他要求的測試和生產，不影響研發和生產流程。
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1.一種判定GaN基材料形成高阻的非破壞性表征方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的表征方法，其特征在于，所述方法具體包括以下步驟：
3.根據權利要求1或2所述的表征方法，其特征在于，所述光致發光設備的激光器波長為≤550nm中的其中一種或幾種激光器的組合，接收光譜儀的接收波長為≥300nm中的一種或幾種光譜儀組合。
4.根據權利要求1或2所述的表征方法，其特征在于，所述光致發光設備的測試功率≥1mW，測試時間≥1ms。
5.根據權利要求1或2所述的表征方法，其特征在于，測試所述GaN本征發光峰的PL激光波長為213nm，接收光譜儀的接收波長為210nm-430nm。
6.根據權利要求5所述的表征方法，其特征在于，所述GaN本征發光峰的測試條件包括：激光功率為2.5mW，測試時間為50ms，測試起始波長范圍為260nm-430nm，測試分辨率為1.44mm。
7.根據權利要求1或2所述的表征方法，其特征在于，測試所述黃帶發光峰的PL激光波長為375nm，接收光譜儀的接收波長為380nm-8
8.根據權利要求7所述的表征方法，其特征在于，所述黃帶發光峰的測試條件包括：激光功率為2.5mW，測試時間為50ms，測試起始波長范圍為400nm-750nm，測試分辨率為1.44mm。
9.根據權利要求1或2所述的表征方法，其特征在于，所述GaN本征發光峰的PL峰值波長為358nm-368nm。
10.根據權利要求1或2所述的表征方法，其特征在于，所述黃帶發光峰的PL峰值波長為558nm-578nm。
...【技術特征摘要】
1.一種判定gan基材料形成高阻的非破壞性表征方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的表征方法，其特征在于，所述方法具體包括以下步驟：
3.根據權利要求1或2所述的表征方法，其特征在于，所述光致發光設備的激光器波長為≤550nm中的其中一種或幾種激光器的組合，接收光譜儀的接收波長為≥300nm中的一種或幾種光譜儀組合。
4.根據權利要求1或2所述的表征方法，其特征在于，所述光致發光設備的測試功率≥1mw，測試時間≥1ms。
5.根據權利要求1或2所述的表征方法，其特征在于，測試所述gan本征發光峰的pl激光波長為213nm，接收光譜儀的接收波長為210nm-430nm。
6.根據權利要求5所述的表征方法，其特征在于，所述gan本征發光峰的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：楊小霞，張建立，王小蘭，高江東，李丹，萬思源，潘拴，
申請(專利權)人：南昌大學，
類型：發明
國別省市：
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