[发明专利]基于飞秒激光的半导体金刚石薄膜掺杂后处理方法和装置

权利要求书

1.一种基于飞秒激光的半导体金刚石薄膜掺杂后处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在半导体金刚石外延生长初期，通过MPCVD制备半导体金刚石外延薄膜；

S2、通过MPCVD制备半导体金刚石掺杂层；

S3、根据掺杂层的掺杂原子种类及其与氢原子形成的饱和化学键的键能，选择相应波长的飞秒激光，于反应腔中通过所述飞秒激光打断掺杂层中掺杂原子与氢原子形成的饱和化学键。

2.如权利要求1所述的基于飞秒激光的半导体金刚石薄膜掺杂后处理方法，其特征在于：还包括以下步骤：

S4、在所述飞秒激光打断掺杂原子与氢原子形成的饱和化学键的过程中，通过二次离子质谱检测装置检测反应腔中的氢离子浓度，实时监测除氢效果，进而判断后处理工艺是否达到目标。

3.如权利要求1所述的基于飞秒激光的半导体金刚石薄膜掺杂后处理方法，其特征在于：所述步骤S3中，所选择的飞秒激光的波长与所需打断的饱和化学键的共振吸收峰值相对应。

4.如权利要求3所述的基于飞秒激光的半导体金刚石薄膜掺杂后处理方法，其特征在于：若半导体金刚石掺杂层为掺杂磷原子的n型掺杂层，则选择的飞秒激光的波长为371±20nm。

5.一种基于飞秒激光的半导体金刚石薄膜掺杂后处理装置，其特征在于：包括用于半导体金刚石外延生长的反应腔以及若干飞秒激光源，所述反应腔内设有裁片托盘，所述载片托盘上放置有半导体金刚石外延衬底，所述反应腔上设置有光通道窗口，所述飞秒激光源通过所述光通道窗口照射在所述半导体金刚石外延衬底上。

6.如权利要求5所述的基于飞秒激光的半导体金刚石薄膜掺杂后处理装置，其特征在于：所述光通道窗口上方具有一波导管，所述波导管上设置有滑槽，所述飞秒激光源安装于所述滑槽上。

7.如权利要求5所述的基于飞秒激光的半导体金刚石薄膜掺杂后处理装置，其特征在于：还包括用于检测所述反应腔中的氢离子浓度的二次离子质谱检测装置。

8.如权利要求7所述的基于飞秒激光的半导体金刚石薄膜掺杂后处理装置，其特征在于：所述二次离子质谱检测装置安装于所述反应腔的尾气管道上。

9.如权利要求5所述的基于飞秒激光的半导体金刚石薄膜掺杂后处理装置，其特征在于：还包括计算机自控系统，用于控制在不同的生长阶段引入不同波长的飞秒激光源照射在半导体金刚石生长表面。