彭隆瀚臺灣大學:電機工程學研究所許旻棟Ming-Dung, HsuHsuMing-Dung2010-07-012018-07-062010-07-012018-07-062009U0001-1308200917504800http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/188163本研究參考傳統歐姆接觸製程，設計元件的歐姆接觸，並利用傳輸線模型(Transmission line model，TLM)，濺鍍金屬鈦/鋁/鈦/金(15 nm/100 nm/60 nm/200 nm)，在850度60秒的熱退火條件下，製作出6.654*10-6Ω-cm2的歐姆接觸特徵電阻值，並改良電晶體元件結構成為啞鈴狀之高台；再應用光致電化學氧化法，即在氮化鋁鎵/氮化鎵表面生成氧化物，期望得到自我鈍化的作用。當閘極偏壓為1V時，前述方法可使其直流飽和電流密度從950mA/mm提升至氧化後的1013mA/mm，約可增加6.6％的飽和電流密度，轉導增益從181mS/mm提升至氧化後的191mS/mm，約可增加5.5％的轉導增益值。研究延續使用光致電化學氧化法製作電晶體元件，以閘極長度與寬度為2μm/2μm，並調變汲極與源極間距為10μm、8μm、6μm及4μm，作了直流飽和電流、轉導增益以及高頻特性的量測分析。實驗結果發現，縮短間距不但可提升直流特性，並可增加截止頻率由原先的12.6GHz提升至25.6GHz。此外本研究更顯示當歐姆接觸電極縮小時，可減少寄生電容的產生對於高頻特性的影響，使截止頻率提升至30.1GHz；最後，本研究也完成光致電化學氧化對於電流崩塌效應(Current collapse)之分析，利用直流偏壓與脈衝偏壓對元件進行應力測試(Stress test)，實驗結果顯示自我表面鈍化處理對電流崩塌效應具有抑制的效果。We investigate the methods to improve the electric properties of AlGaN/GaN MOS High Electron Mobility Transistors (MOS-HEMTs). Using a transmission line model (TLM) analysis, we obtained an ohmic contact specific resistance of 6.654*10-6Ω-cm2 on the AlGaN/GaN samples patterned with a stack electrode of Ti/Al/Ti/Au (15nm/100nm/60nm/200nm) and annealed at 850℃ for 60s.We applied a new transistor structure with a dumb bell shape mesa and the photo-electro-chemical (PEC) method to form self passivation oxide layers on the surfaces of AlGaN/GaN. We note the device characteristic of saturation current increase from 950mA/mm to 1013mA/mm operated at VGS=1V and the Gm value increase from 181mS/mm to 191mS/mm for device of LG/WG=2μm/2μm.hen the PEC process was applied to the fabrication of AlGaN/GaN MOSFET, we can observe improvement in the direct current (DC) saturation current and the trans-conductance (Gm) measurement on transistors. By varying the drain-source LDS distance from 10 to 4μm while keep a fixed gate length LG=2μm, one not only can improve the DC properties but also increase the unit current gain cut off frequency (fT) from 12.6GHz to 25.6GHz. Furthermore, by reducing the device area to LDS=2μm to decrease the parasitic capacitance, the device cut-off frequency can be increase to 30.1GHz. Finally, from the DC and pulse current stressing experiment we denote that the AlGaN/GaN MOSFET encountered the PEC processing to provide surface passivation can exhibit improved performance against the current collapse effect.第一章 緒論 1-1 研究動機 1-2 論文架構 4二章 氮化鋁鎵/氮化鎵異質結構電晶體原理介紹 5-1 氮化鋁鎵/氮化鎵高電子遷移率電晶體介紹 5-2 歐姆接觸原理 7-3 傳輸線模型原理 8-4 光致電化學氧化法原理 10-5 蕭特基接觸原理 12-6 高頻量測原理與元件校正模型 15三章 氮化鋁鎵/氮化鎵元件製程與測試 18-1 元件隔離製程 18-2 歐姆接觸製程測試 20-3 氮化鋁鎵/氮化鎵電晶體前段製程 21-4 氮化鋁鎵/氮化鎵電晶體後段製程 29-5 改良電晶體元件結構 31四章 氮化鋁鎵/氮化鎵直流及高頻量測與討論 33-1 歐姆接觸之傳輸線模型量測與分析 33-2 閘極氧化層製程討論與分析 35-3 光致電化學氧化前後之電晶體元件量測與特性分析 38-4 調變汲極與源極間距之電晶體元件量測與特性分析 42-5 縮小元件結構之電晶體元件量測與特性分析 48-6 電流崩塌效應量測與特性分析 53五章 結論 56-1 結論 56-2 未來展望 57考文獻 585558695 bytesapplication/pdfen-US氮化鎵高電子遷移率電晶體GaNHEMTthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/188163/1/ntu-98-R96941086-1.pdf