氮化鎵光致氧化膜MOS元件之研究
Date Issued
2003-05-31
Date
2003-05-31
Author(s)
DOI
912622E002021CC3
Abstract
動機：氮化鎵系列材料之高寬能隙效應(Eg > 3.5 eV)，使得此類電子元件之
高溫(>400°C)操作特性，為一般半導體元件所無法匹及;而其電子之高電場飄移
速度，更有益於高頻功率放大元件之應用。例如，康乃爾大學早在1998 年就成
功地報導在AlGaN/GaN HEMT 中獲得ft = 75 GHz, fmax = 140 GHz 之響應，而在
1~10GHz 通訊波段的功率放大之理論值更可高達10W/mm (@10dB gain)。
目前氮化鎵高頻元件研發，所面臨的一大挑戰就是無法生長自然氧化膜，製
程上端賴傳統之CVD 技術作SiOx、SixNy 介電層沉積。由於容易造成晶格缺陷，
以PECVD、電子束沉積技術所製作之GaN MIS diode 之介面狀態密度Dit, min 常
高於 1012 cm-2 eV-1cm-2，因而不具產業應用之價值。
目的：為求提昇氮化鎵高頻元件之高溫穩定、降低閘極漏電流所需之表面保
護(surface passivation)，我們應用已獲得六項專利授權之光致氮化鎵自然氧化膜
生長技術，研發具有低介面狀態Dit, min<1011 eV-1cm-2 之Ga2O3/GaN 之製程技術。
此技術之發展，亦有益於氮化鎵藍綠光二極體與雷射之應用。
研究方法：以深紫外光技術，增益氮化鎵之光電化學氧化還原反應，於室溫
下氧化出Ga2O3/GaN 結構。利用高溫氣氛還原，降低晶格缺陷並形成穩定態之
b-Ga2O3。以表面分析(SEM、EDX、XRD、XPS、Auger)技術，研究製程條件對
於氧化鎵與結晶成分與結構之影響。利用PL 技術，研究氧化鎵之光學係數與表
面保護性應。應用I-V、C-V 量測分析與高溫氣氛處理，研究氧化鎵之電性傳導
特性。藉此以研發低介面狀態濃度Dit, min< 1011 eV-1cm-2 之Ga2O3/GaN 製程技術。
Publisher
臺北市：國立臺灣大學光電工程學研究所
Type
report
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Size
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