温度和电流应力条件下n-GaN/Ti/Al/Ni/Au欧姆接触失效机理的研究

摘要

在过去的几十年里，氮化镓（GaN）材料引起了人们的极大兴趣。由于具有直接宽禁带隙（～3.4eV）、很高的击穿电场（>2x106V/cm）和高饱和速率（2.2x107cm/s），GaN以及相关化合物材料在光电器件（例如蓝光、白光、超亮度发光二极管）、高温、大功率、高频电子器件（例如高电子迁移率晶体管）中有着广阔的应用前景。制作高质量、低电阻率欧姆接触是GaN基器件的关键技术之一。而目前对n-GaN欧姆接触的研究主要集中在不同的退火温度、不同的金属序列的研究，对高温和电流应力条件下欧姆接触的研究甚少。
　　 本论文在本实验室提出的一种专利结构的基础上，研究温度和电流应力条件下n-GaN/Ti/Al/Ni/Au欧姆接触的失效机理。总体来看，本论文的研究工作主要集中在以下几个方面：
　　 1.基于传统的传输线方法（TLM），制备了用于研究温度和电流应力条件下n-GaN/Ti/Al/Ni/Au欧姆接触失效原因的样品并封装、测试。
　　 2.完成了温度应力条件下测试系统的搭建，研究了掺杂浓度为3.0x1018cm-3n-GaN/Ti/Al/Ni/Au欧姆接触电阻率的温度退化特性、高温存储特性。
　　 3.用Ansys模拟分析软件对结构建模，优化分析了不同GaN层厚度对TLM方法的符合程度；模拟分析了三种电流应力（15mA，30mA，50mA）条件对n-GaN/Ti/Al/Ni/Au欧姆接触电阻率的冲击影响。
　　 4.实验研究了三种电流应力条件下（15mA，30mA，50mA）n-GaN/Ti/Al/Ni/Au欧姆接触电阻率的退化情况，并用EDS、AES对电流应力前后、不同的电流应力条件的样品进行微组分分析，得出欧姆接触的失效机理。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 课题研究意义及国内外研究现状

1.2.1 课题研究意义

1.2.2 国内外研究现状

1.3 本论文的研究内容

第2章 金属-半导体接触理论

2.1 肖特基接触

2.2 欧姆接触

2.3 欧姆接触材料的选取

2.4 欧姆接触电阻率的测量方法

2.5 本章小结

第3章 样品制备及温度应力实验研究

3.1 引言

3.2 改进的测试结构及新方法的提出

3.3 样品制备

3.3.1 简介

3.3.2 版图设计及其说明

3.3.3 制备工艺流程

3.4 样品的温度应力实验研究

3.4.1 引言

3.4.2 温度测试系统的搭建

3.4.3 n-GaN/Ti/Al/Ni/Au欧姆接触温度特性

3.5 本章小结

第4章 基于Ansys的模拟分析

4.1 简介

4.2 不同GaN层厚度对欧姆接触影响研究

4.2.1 模拟结构说明

4.2.2 不同GaN层厚度对TLM方法的验证

4.3 三种电流应力条件对欧姆接触影响的模拟分析

4.4 本章小结

第5章 电流应力条件下欧姆接触退化机理的研究

5.1 引言

5.2 样品的测试与讨论

5.2.1 简介

5.2.2 电流应力的测试结果分析

5.2.3 温度和电流两种应力条件下的测试结果分析

5.3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文

致谢