高平整度GaN HEMT欧姆接触工艺

研究了不同金属体系对GaN HEMT欧姆接触表面形貌、击穿电压的影响。研究了不同合金温度以及不同金属体系对接触特性的影响,通过对金属体系结构的优化改善了欧姆接触特性及形貌。采用Ti/Al/Pd/Au(10/200/40/50nm)金属,在750℃合金温度时,得到较低的接触电阻,最小值达到0.18Ω·mm,欧姆接触电极表面粗糙度降低到0.4nm。良好的欧姆接触形貌使GaN HEMT击穿电压提高了10%。通过加速电迁移实验,证明Ti/Al/Pd/Au金属体系可靠性满足工程化需要。     

Ni/Au与p-GaN的比接触电阻率测量

通过采用环形传输线方法(CILM),电流-电压(I-V)曲线、表面形貌等方法,研究不同的Ni/Au厚度比和空气气氛下合金退火温度对p型氮化镓欧姆接触特性造成的影响。根据Ni/Au与p型氮化镓欧姆接触的形成机制,采用合适的Ni/Au厚度比及退火温度,得到比接触电阻率(ρc)为1.09×10-5Ω.cm2的Ni/Au-p-GaN电极,并分析了Ni在退火过程中对形成良好的欧姆接触中所起到的作用。     

一种在砷化镓上形成欧姆接触的新型六层金属系统

研究了在砷化镓上欧姆接触形成机理,并提出了一种新型的欧姆接触六层金属系统(Ni/Ge/Au/Ge/Ni/Au).在n型GaAs样品上实验了在380～460℃合金温度和50～120 s合金时间下形成欧姆接触,在400℃、60 s下典型的欧姆接触值为2.1x10-7Ω·cm2,同时合金后表面形貌光滑、平整.     

超薄势垒InAlN/GaN HFET器件高频特性分析

采用二次外延重掺杂n+ GaN实现非合金欧姆接触,并通过优化干法刻蚀和金属有机化学气相沉积(MOCVD)外延工艺,有效降低了欧姆接触电阻.将非合金欧姆接触工艺应用于InAlN/GaN异质结场效应晶体管(HFET)器件制备,器件的有效源漏间距缩小至600 nm.同时,结合40 nm T型栅工艺,制备了高电流截止频率(fT)和最大振荡频率(fmax)的InAlN/GaN HFET器件.结果显示减小欧姆接触电阻和栅长后,器件的电学特性,尤其是射频特性得到大幅提升.栅偏压为0V时,器件最大漏源饱和电流密度达到1.88 A/mm;直流峰值跨导达到681 mS/mm.根据射频小信号测试结果外推得到器件的fT和fmax同为217 GHz.     

电流增益截止频率为236GHz的InAIN/GaN高频HEMT

研制了高电流增益截止频率(fT)的InAlN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT).采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)再生长n+GaN非合金欧姆接触工艺将器件源漏间距缩小至600 nm,降低了源、漏寄生电阻,有利于改善器件的寄生效应;使用低压化学气相沉积(LPCVD)生长SiN作为栅下介质,降低了InAlN/GaN HEMT栅漏电;利用电子束光刻实现了栅长为50 nm的T型栅.此外,还讨论了寄生效应对器件fT的影响.测试结果表明,器件的栅漏电为3.8 μA/mm,饱和电流密度为2.5 A/mm,fT达到236 GHz.延时分析表明,器件的寄生延时为0.13 ps,在总延时中所占的比例为19％,优于合金欧姆接触工艺的结果.     

Si基GaN HEMT低温欧姆接触工艺研究

研究了在Si基GaN外延材料上实现低温欧姆接触的技术途径。研究了外延层的刻蚀深度、合金温度以及不同金属体系对接触特性的影响,发现外延层刻蚀深度的优化可显著改善欧姆接触特性。采用Ti/Al(10/200nm)金属,在外延层刻蚀深度为20nm以及合金温度550°C时,得到接近传统高温合金条件下的接触电阻,最小值达到0.76Ω.mm,同时实现的欧姆接触电极具有良好的形貌。该技术有望应用于高频、高功率GaN HEMT的工艺。     

n型SiC极性面对欧姆接触性质的影响

研究了n型碳化硅(SiC)极性表面、载流子浓度和退火温度对欧姆接触的影响,测试了不同样品的电流-电压曲线,并通过传输线方法计算比接触电阻。对于SiC衬底的硅面,GeNiTiAu合金材料的欧姆接触特性最好;而对于碳面,TiAu合金材料的接触电阻最小。衬底载流子浓度由1.5×101 7cm-3逐步提高到2.0×1018cm-3,金属与n型SiC衬底硅面的接触由肖特基接触变为欧姆接触,欧姆接触电阻随着载流子浓度的提高而明显降低。GeTiAu合金与SiC衬底硅面的接触电阻随着退火温度的提高非单调降低,900℃为最优退火温度。原子力显微镜结果显示,退火后样品表面粗糙度明显提高。     

Ge／Pt／Au,Ge／Au／Ni／Au—n型GaAs欧姆接触的对比研究

对用快速热合金方法（RTP）形成Ge/Pt/Au,Ge/Au/Ni/Au-n型GaAs欧姆接触进行了对比研究。实验结果表明，在合金形貌和欧姆接触特性兼顾的情况下，Ge/Pt/Au和Ge/Au/Ni/Au有不同的“温度－时间”窗口的接触电阻率。合金后，Auger能谱分析表明，Ge/Au/Ni/Au金属系统扩散进GaAs体内的净施主Ge浓度较高，因而接触电阻率较低。两种欧姆接触金属系统经高温存贮一定时间后，发现其接触电阻率都有所降低。     

基于AlGaN/GaN HEMT的源漏整体刻蚀欧姆接触结构

研究了源漏整体刻蚀欧姆接触结构对AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)的欧姆接触电阻和金属电极表面形貌的影响.利用传输线模型(TLM)对样品的电学性能进行测试,使用原子力显微镜(AFM)对样品的表面形貌进行表征,通过透射电子显微镜(TEM)和X射线能谱仪(EDS)对样品的剖面微结构和界面反应进行表征与分析.实验结果显示,采用Ti/Al/Ni/Au(20 nm/120 nm/45 nm/55 nm)金属和源漏整体刻蚀欧姆接触结构,在合金温度870 c℃,升温20 s,退火50 s条件下,欧姆接触电阻最低为0.13 Ω·mm,方块电阻为363.14 Ω/□,比接触电阻率为4.54×10-7Ω·cm2,形成了良好的欧姆接触,降低了器件的导通电阻.     

fT为350 GHz的InAlN/GaN HFET高频器件研究

采用再生长n+ GaN非合金欧姆接触工艺研制了具有高电流增益截止频率(fT)的InAlN/GaN异质结场效应晶体管 (HFETs),器件尺寸得到有效缩小,源漏间距减小至600 nm.通过优化干法刻蚀和n+ GaN外延工艺,欧姆接触总电阻值达到0.16 Ω·mm,该值为目前金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法制备的最低值.采用自对准电子束曝光工艺实现34 nm直栅.器件尺寸的缩小以及欧姆接触的改善,器件电学特性,尤其是射频特性得到大幅提升.器件的开态电阻(Ron)仅为0.41 Ω·mm,栅压1 V下,漏源饱和电流达到2.14 A/mm.此外,器件的电流增益截止频率(fT)达到350 GHz,该值为目前GaN基HFET器件国内报道最高值.