algangan hemt器件的工艺制备及接触特性研究

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1、中文图书分类号：TN389密级：公开UDC：38学校代码：10005硕士学位论文MASTERALDISSERTATION论文题目：AlGaN/GaNHEMT器件的工艺制备及接触特性研究论文作者：刘飞飞学科：微电子学与固体电子学指导教师：朱彦旭副教授论文提交日期:2016年6月UDC：38学校代码：10005中文图书分类号：TN389学号：S201302065密级：公开北京工业大学工学硕士学位论文题目：AlGaN/GaNHEMT器件的工艺制备及接触特性研究英文题目：THEFABRICATIONANDCONTACTCHARACTERISTICSOFAlGaN/GaNHE

2、MT论文作者：刘飞飞学科：微电子学与固体电子学研究方向：信息光电子学与光通讯申请学位：工学硕士指导教师：朱彦旭副教授所在单位：电子信息与控制工程学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：北京工业大学独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：刘飞飞日期：2016.06.05关于论文使用授

3、权的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：刘飞飞日期：2016年6月5日导师签名：朱彦旭日期：2016年6月5日摘要摘要GaN基材料禁带宽度大、电子饱和速率高、击穿电场高并且具有较好的耐腐蚀性、抗辐射性以及较高的热导率，在高频、大功率、辐射、高温条件下拥有巨大的优势。由于AlGaN/GaNHEMT内部存在很强的自发极化和压电极化效应，AlGaN/GaN异质结处可以自发形成高浓度

4、、高电子迁移率的二维电子气，现已成为国内外研究的热点。由于GaN材料禁带宽度较大并且AlGaN/GaNHEMT外延材料为非故意掺杂，这使得形成小的欧姆接触电阻很困难。然而较小的欧姆接触电阻对于大功率、高频等器件起着至关重要的作用。目前对于AlGaN/GaNHEMT器件的重要研究方向之一就是如何获得表面形貌好、接触电阻小、稳定可靠的欧姆接触。本论文主要研究了AlGaN/GaNHEMT器件的关键制备工艺，并着重研究了不同欧姆接触模式对AlGaN/GaNHEMT的欧姆接触特性的影响。首先，介绍了制备HEMT所用工艺版图的设计思路，并从有源区隔离、欧姆电极制备、栅极制备等方

5、面入手对HEMT工艺制备进行了详细的介绍与分析。其次，为研究不同欧姆接触模式对AlGaNGaNHEMT欧姆接触特性的影响设计了退火炉慢速、多阶段退火的实验方案。实验结果显示：1.有源漏纵向接触孔结构的电极退火时可接受的温度变化范围更大，也就是说当退火温度围绕理想退火温度波动时有源漏纵向接触孔结构的电极更容易形成欧姆接触而且实验数据显示接触电阻也较小。2.有源漏纵向接触孔的欧姆接触模式所需退火时间更短并且实验数据显示短时间的退火可以得到较好的表面形态。3.通过版图设计ICP刻蚀刻蚀出边长不同的方形源漏电极纵向接触孔。实验数据显示刻蚀边长较短的方形源漏电极纵向接触孔结构

6、的源漏电极的欧姆接触电阻较小。由此可推断电极金属没能与二维电子气直接接触，因为如果电极金属与二维电子气直接接触，那么应该是具有边长较长的方形源漏电极纵向接触孔的欧姆接触电阻较小。因为边长较长意味着与二维电子气更大的接触面积，所以电阻应该较小。4.栅极电压较小时，有源漏纵向接触孔的HEMT器件跨导大于无源漏纵向接触孔的HEMT器件跨导。栅极电压较大时，有源漏纵向接触孔的HEMT器件跨导小于无源漏纵向接触孔HEMT器件跨导。最后，对有源漏纵向接触孔的欧姆接触模式进行了优化，研究表明，利用ICP刻蚀源漏电极纵向接触孔，然后在高纯N2中进行合适时间和温度的快速退火有助于减小

7、欧姆接触电阻。关键词：AlGaN/GaNHEMT；二维电子气；欧姆接触模式；欧姆接触特性IAbstractAbstractGaNbasedmaterialhaveahugeadvantageinhighfrequency,highpower,radiation,hightemperatureconditionsbecauseofitslargebandgap,highsaturatedelectronvelocity,highbreakdownelectricfieldandhasgoodcorrosionresistance,radiationresist