基于GaN MOS器件的注入和氧化工藝研究.pdf

1、作為第三代半導(dǎo)體材料，GaN由于其優(yōu)良的物理和化學(xué)性質(zhì)，被廣泛應(yīng)用于高頻高功率電子器件及光電發(fā)光器件等領(lǐng)域。而GaN基MOS結(jié)構(gòu)器件，不僅克服了傳統(tǒng)GaN HEMT器件柵泄漏電流過(guò)大的缺點(diǎn)，且具有更低的功耗和更大的電壓擺幅，因而成為目前研究的熱點(diǎn)。然而，由于GaN工藝的不成熟，歐姆接觸電阻高、柵介質(zhì)層界面態(tài)密度大等問(wèn)題一直是制約GaN MOS器件性能提高的難題。因此，本文的工作重點(diǎn)，是對(duì)GaN MOSFET器件制作中的源漏區(qū)離子注入重?fù)?/p>

2、雜和柵介質(zhì)層高溫?zé)嵘L(zhǎng)工藝進(jìn)行研究。主要研究?jī)?nèi)容為：
　　1．對(duì)n+AlGaN/n-AlGaN/SL/AlN/Sapphire等GaN多層膜結(jié)構(gòu)的橢偏測(cè)試(SE)進(jìn)行研究，分析橢偏測(cè)試方法在GaN材料測(cè)試中的準(zhǔn)確性。研究表明，橢偏測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確，可用于本文GaN離子注入和熱氧化工藝所得樣品的橢偏測(cè)試分析。
　　2．對(duì)可用于源漏區(qū)重?fù)诫s的Si離子注入GaN工藝和注入后快速熱退火(RTA)工藝進(jìn)行了研究，并利用X射線衍射(XRD)

3、、SE、霍爾和光致發(fā)光(PL)等測(cè)試對(duì)退火前后GaN樣品的損傷恢復(fù)、電學(xué)和光學(xué)等特性進(jìn)行了分析。研究表明，100KeV注入射程90nm，晶格損傷隨注入劑量的增大而增大，RTA下可被有效但不能完全消除。1100℃ RTA，1016cm?2注入劑量下可得最高載流子面密度為2×1015cm-2的n型GaN，其方塊電阻低至100Ω/square，這為今后器件實(shí)際制作奠定了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
　　3．對(duì)可用于GaN柵介質(zhì)層的Ga2O3材料的干氧氧化

4、生長(zhǎng)工藝進(jìn)行了研究，氧化溫度選為900℃，氧化時(shí)間為15min-4h。SE測(cè)試表明氧化平均速率約為25nm/h，氧化物折射率為1.8-2.1，與先前所得Ga2O3折射率相一致。X射線光電子譜(XPS)分析亦表明生成氧化物為Ga2O3，其表面 Ga/O率約為1.2，這與表面大量氧空位有關(guān)；氧化穩(wěn)定性和重復(fù)性較好，對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明更徹底的清洗和更大的氧氣流量可明顯降低表面C沾污。然而，所得Ga2O3/GaN結(jié)構(gòu)的電學(xué)特性和界面態(tài)密度等尚未能得到