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由于III族氮化物及其异质结突出的电学性质和物理性质,AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管在高温、高频和大功率电子器件应用方面极具潜力。欧姆接触是器件设计和制造中的关键问题之一,极大的影响了器件的膝电压、跨导和饱和电流密度等。目前AlGaN/GaN异质结上欧姆接触的研究主要集中在n-AlGaN/GaN上,但实际应用过程中需要在非故意掺杂的AlGaN/GaN上制作欧姆接触电极,然而这方面的报道极少见于文献中。本文重点讨论了非故意掺杂AlGaN/GaN上低阻欧姆接触的实现和AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管的制作工艺。
第二章中详细地讨论了GaN基器件制备过程中的光刻、刻蚀、淀积、溅射和剥离等关键工艺,并给出了最佳的实验参数和结果。
第三章中讨论了在非故意掺杂AlGaN/GaN异质结上制作高质量欧姆接触和肖特基接触的方法。首次提出了采用CCl2F2反应离子刻蚀对样品进行等离子体表面处理,最终在非故意掺杂AlGaN/GaN上制作的Ti/Al/Ti/Au欧姆接触电极,经900℃30秒退火后,欧姆接触电阻率达5.85×10-7Ωcm2,就我们所知,这是目前所报道的非故意掺杂AlGaN/GaN上最低的欧姆接触电阻值。同时还获得了很好的边缘形貌。在非故意掺杂AlGaN/GaN异质结材料上制作的Ni/Au肖特基接触势垒高度为1.08eV,理想因子降低至1.219。
第四章中讨论了带有场板结构的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管的设计与制作。测得了当栅源电压为-5V,器件处于夹断状态时,击穿电压高达620V,器件开态电阻率为9.2mΩcm2。当栅源电压为-1V时,获得最大跨导为42mS/mm。