[发明专利]修复InP基HEMT器件质子辐照损伤的微波退火装置及方法

摘要

本发明公开了一种修复InP基HEMT器件质子辐照损伤的微波退火装置及方法，装置包括操作台、设于操作台上的试验腔、设于试验腔内及操作台台面上的样品基座支架、样品基座、连接试验腔的样品输送道、设于样品输送道内的可伸缩的传送杆、真空抽放装置、充气装置、微波发生器和红外线温度计；微波退火方法是对InP基HEMT器件进行质子辐照，使用缺陷表征设备测得质子辐照后的InP基HEMT器件的多种性能特性、参数，待完成微波退火处理后，再次进行InP基HEMT器件的多种性能特性、参数的比对，从而判定微波退火处理对辐照缺陷的修复作用；利用微波退火处理方法减少半导体器件结构中的缺陷，使半导体器件电学特性得到一定程度的恢复。

主权项

一种修复InP基HEMT器件质子辐照损伤的微波退火方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：对InP基HEMT器件进行质子辐照；质子能量：50 KeV~3 MeV，剂量：1×1011 protons/cm2、5×1011 protons/cm2、1×1012 protons/cm2、5×1012 protons/cm2；S2：使用缺陷表征设备测得质子辐照后的InP基HEMT器件异质结附近的InAlAs势垒层和InGaAs沟道层缺陷浓度；同时，使用半导体参数分析仪在VDS：0~2V，VGS：‑0.4V~0.4V偏置条件下测量InP基HEMT器件的沟道电流；在VDS=2V，VGS：‑1V~0.5V偏置条件下测量InP基HEMT器件的转移特性，得到InP基HEMT器件的跨导特性；在InP基HEMT器件最大跨导偏置电压下测量沟道载流子浓度；再利用矢量网络分析仪在0.1GHz~50GHz频率范围内测量辐照后的InP基HEMT器件的增益特性，并外推得到最大电流截止频率和最大振荡频率两个频率特性参数；S3：打开真空抽放装置阀门，通过输送道内的传送杆取出样品基座，将步骤S2中的InP基HEMT器件放置在样品基座的电磁波辅热层上，再利用传送杆末端设有的旋转把手将样品基座放置于样品基座支架上，退出传送杆，关闭真空抽放装置阀门，通过真空抽放装置将试验腔抽为真空状态；S4：启动充气装置，将氩气气体注入真空状态的试验腔中，待氩气冲入量满足试验要求后关闭充气装置；S5：打开微波发生器，调节微波发生器的微波输出功率、输出频率，微波输出功率范围为500W~2000W，输出频率为5.5GHz±50MHz，加热温度通过输出功率调节为200℃~350℃；并通过红外线温度计实时监测微波退火过程中InP基HEMT器件样品的温度数据；S6：控制微波加热时间，设定加热时间，加热时间在30s~10min范围，当达到预设时间时，关闭微波发生器；S7：待InP基HEMT器件随试验腔冷却至室温，微波退火处理完毕；S8：再次使用缺陷表征设备测得经过微波退火处理后的InP基HEMT器件异质结附近的InAlAs势垒层和InGaAs沟道层的缺陷浓度；同时，再次使用半导体参数分析仪在VDS：0~2V，VGS：‑0.4V~0.4V偏置条件下测量经过微波退火处理后的InP基HEMT器件的沟道电流；在VDS=2V，VGS：‑1V~0.5V偏置条件下测量经过微波退火处理后的InP基HEMT器件的转移特性，得到经过微波退火处理后的InP基HEMT器件的跨导特性；在InP基HEMT器件最大跨导偏置电压下测量沟道载流子浓度；再利用矢量网络分析仪在0.1GHz~50GHz频率范围内测量经过微波退火处理后的InP基HEMT器件的增益特性，并外推得到最大电流截止频率和最大振荡频率两个频率特性参数；S9：对步骤S2和步骤S8微波退火处理前后测得的InP基HEMT器件异质结附近的InAlAs势垒层和InGaAs沟道层的缺陷浓度、器件的沟道电流、跨导特性、频率特性进行比较，得到微波退火处理后缺陷浓度减少程度，并测得微波退火后沟道电流、跨导和频率的增强趋势，从而说明微波退火处理对辐照缺陷的修复作用；修复InP基HEMT器件质子辐照损伤的微波退火装置，包括操作台、设于操作台上的试验腔、设于试验腔内及操作台台面上的样品基座支架、样品基座、连接试验腔的样品输送道、设于样品输送道内的可伸缩的传送杆、真空抽放装置、充气装置、微波发生器和红外线温度计，所述的试验腔与操作台台面密封连接，样品基座放置于样品基座支架上，样品输送道导通连接试验腔，真空抽放装置设于输送道上，可伸缩传送杆的始端活动连接样品基座，充气装置导通连接试验腔，微波发生器设于试验腔内顶部，红外线温度计设于样品基座下方、操作台台面上方；所述的样品基座支架呈架体状，架体的底端固定在操作台台面上，架体的内部设置红外线温度计；所述的样品基座的上表面设有电磁波辅热层；所述的可伸缩的传送杆的末端设有旋转把手；还包括样品显微镜，样品显微镜的头部伸入试验腔内，与试验腔密封连接，并设于样品基座上方。