收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

高温环境及大电流密度应力下GaN基欧姆接触退化机理的研究

张跃宗  
【摘要】: GaN半导体材料以其宽带隙、电子饱和速度高等优点,在高温、大功率微波器件领域成为人们研究关注的重要材料。做为潜在的极端恶劣环境下工作的GaN器件,器件参数在恶劣环境下的退化和可靠性问题,成为当前研究热点之一。欧姆接触是衡量半导体器件退化及可靠性的重要的基本参数,也是器件中必须解决的问题之一,特别是对于高温环境以及大电流密度工作下的场效应管器件或发光器件,接触电阻率小、热稳定性好的欧姆接触是器件必须具备的。 本文对GaN基欧姆接触在高温环境(300℃),以及大电流密度下的退化特性进行了深入研究。在试验和理论方面,主要完成了以下几个方面的研究工作: 一、欧姆接触高温环境测试系统的搭建与开发。本测试系统分为硬件与软件两部分。对于硬件部分:基于满足高温(500℃)的要求设计了RS-3000高温箱式炉,设计了镍包铜高温导线可以满足耐高温低阻的要求;为达到测试精度,应用扫描卡快速扫描被测各点电压,保证了被测各点是在同一温度下采集数据。对于软件部分,应用VB自主开发可视化程序,对高温炉、KEITHLEY电流源等进行控制,且可实现自动化测量样品,数据自动保存。 二、GaN基欧姆接触高温特性的研究。制备了多种不同合金系统、不同掺杂浓度样品,主要包括:Ti/Al/Ni/Au、Ti/Al/Pt/Au、Ti/Au/Pt/Au,掺杂浓度分为:3.7×1017cm-3, 3.0×1018cm-3两种。并将测试温度提升至500℃,结果表明:所有样品的接触电阻率均随环境温度的升高而增加;重掺杂样品的热稳定性优于轻掺杂样品;所有样品的接触电阻率均随存储温度升高而增加,随存储时间而增加;同时接触电阻率出现不可恢复退化特性;对样品存储前后进行X射线能谱与俄歇电子能谱测试分析后表明,欧姆接触退化是由于Ni阻挡层不够厚使得接触层及盖帽层金属相互渗入渗出,从而破坏了良好的欧姆接触。 三、设计了大电流密度下欧姆接触电阻率的退化测试的新方法和结构,并申报了发明专利。该测试方法基于传统的TLM法,在常规的接触电极A旁边接入附属电极B,A部分为传统的传输线法结构,B部分每相邻电极间均为绝缘衬底层,A,B部分接触电极间由半导体材料相连接。首先对A,B间加考核电流(一定时间内加一定的电流密度),然后断开A,B间考核电流,只对A部分进行测量相邻电极之间的总电阻及间距,应用传输线法作图并计算得到A部分欧姆接触退化后的接触电阻率。使用本发明的结构和测量方法,能避免考核电流对半导体材料的损伤,准确评估欧姆接触退化程度。拓展了传统TLM法的应用范围和领域。 四、大电流密度下欧姆接触样品工艺制备的研究。对样品在制备中可能存在的问题做了科学的分析并提出了解决方案,解决了关键工艺问题,成功制备出了基于大电流密度实验样品。对试验前后的样品进行扫描电镜分析,对样品形貌,化学组分以能谱的形式进行分析,结果表明大电流密度下发生了金属离子扩散是造成样品失效的主要原因。 五、基于可靠性数学理论模型,通过SPSS(Statistical Package for the Social Sciences)作图法判断拟合检验分布,利用参数估计得到相关参数量值,计算激活能并得到寿命;最后计算得到样品的失效率。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 赵鸿燕;刘炜;成彩晶;;p型GaN材料上的欧姆接触[J];航空兵器;2006年05期
2 王印月,甄聪棉,刘雪芹,闫志军,龚恒翔,杨映虎,何山虎;Au/Ti/p型金刚石膜欧姆接触特性研究[J];半导体光电;2000年05期
3 张跃宗;冯士维;张弓长;王承栋;;n-GaN/Ti/Al/Ni/Au欧姆接触温度特性及微结构研究[J];微纳电子技术;2007年Z1期
4 赵鸿燕,鲁正雄,赵岚,成彩晶;长波光伏碲镉汞材料上的欧姆接触[J];红外技术;2005年03期
5 张跃宗;冯士维;张弓长;王承栋;吕长志;;高温下n-GaN/Ti/Al/Ni/Au欧姆接触的可靠性研究[J];北京工业大学学报;2007年11期
6 陈存礼,陈正夫,陈毅平,钟信群;高阻N型硅的欧姆接触[J];电子学报;1986年03期
7 陈存礼;金属-半导体欧姆接触的接触电阻率[J];半导体学报;1983年02期
8 吴恒显,柳襄怀,林成鲁,吴鼎芬,陈朝荣,陈芬扣,邬慧娟;用脉冲激光束在N型GaAs上制备欧姆接触[J];电子学报;1981年02期
9 邵庆辉,叶志镇,黄靖云;GaN基器件中的欧姆接触[J];材料导报;2003年03期
10 钟兴儒,刘爱民,林兰英,常秀兰,陶琨,陈顺英;Ag/AuGeNi/n-GaSb欧姆接触的研究[J];太阳能学报;1995年04期
11 施锦行;GaN上的欧姆接触[J];半导体情报;1999年05期
12 张跃宗;冯士维;郭春生;张光沉;庄四祥;苏蓉;白云霞;吕长志;;大电流密度下欧姆接触退化机理的研究[J];固体电子学研究与进展;2009年03期
13 蒲红斌,陈治明,封先锋,李留臣;退火对Ni/3C-SiC欧姆接触的影响[J];固体电子学研究与进展;2005年01期
14 朱兵,鲍希茂,李和生,潘茂洪,茅保华,盛永喜;用连续CO_2激光在n-InP上制备欧姆接触[J];半导体学报;1984年05期
15 薛舫时;金属/氮化物肖特基势垒和欧姆接触研究进展[J];固体电子学研究与进展;2004年02期
16 关久辉;陈玉玺;;激光束制备砷化镓欧姆接触的实验研究[J];激光与红外;1981年04期
17 陈存礼,彭辉,李联珠;Al-Si接触的快速热退火[J];半导体学报;1988年03期
18 王立军,张青月;P-InP欧姆接触的Nd-YAG激光合金化[J];半导体学报;1987年02期
19 刘磊,陈忠景,何乐年;表面处理对n-GaN上无合金化Ti/Al欧姆接触的作用[J];真空科学与技术;2004年03期
20 冯玉春;张建宝;朱军山;杨建文;胡加辉;王文欣;;Ni/ITO与p型GaN的欧姆接触[J];发光学报;2005年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张跃宗;冯士维;张弓长;王承栋;;n-GaN/Ti/Al/Ni/Au欧姆接触温度特性及微结构研究[A];第十届全国敏感元件与传感器学术会议论文集[C];2007年
2 尹以安;毛明华;朱丽虹;刘宝林;张保平;;用p-InGaN/p-GaN超晶格做接触层获得低阻欧姆接触的研究[A];第11届全国发光学学术会议论文摘要集[C];2007年
3 董建新;方亮;张淑芳;高岭;孔春阳;;p型GaN上透明电极的研究现状[A];中国真空学会2006年学术年会论文集[C];2006年
4 孙艳玲;孙国胜;刘肃;王雷;赵万顺;罗木昌;曾一平;林兰英;;蓝宝石(0001)衬底上p-3C-SiC欧姆接触的研究[A];2002年材料科学与工程新进展(下)——2002年中国材料研讨会论文集[C];2002年
5 王志义;刘红华;崔作林;杜芳林;;Al_2O_3/TiO_2纳米复合粉体的制备及高温特性的研究[A];2002年材料科学与工程新进展(上)——2002年中国材料研讨会论文集[C];2002年
6 董建新;方亮;张淑芳;高岭;;p-GaN上透明电极的研究现状[A];中国真空学会2006年学术会议论文摘要集[C];2006年
7 郭辉;张义门;张玉明;;利用SiC:Ge形成SiC欧姆接触中间层[A];第十六届全国半导体物理学术会议论文摘要集[C];2007年
8 陈继权;孙金池;李阳平;刘正堂;;CdZnTe晶体欧姆接触电极的制备工艺研究[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年
9 王晓双;刘仁和;;InP:Fe光导开关的研究[A];第十届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集[C];2000年
10 杨邦朝;贾宇明;高新宏;恽正中;苟立;冉均国;;热处理对掺硼金刚石膜电性能与欧姆接触的影响[A];第二届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1995年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张跃宗;高温环境及大电流密度应力下GaN基欧姆接触退化机理的研究[D];北京工业大学;2009年
2 刘文超;砷化镓基高温HBT器件及其特性研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2004年
3 杨伟锋;铝掺杂氧化锌透明薄膜之制备及其在氮化镓基发光二极管之应用[D];厦门大学;2008年
4 卢洋藩;ZnO薄膜的N相关掺杂及p-ZnO欧姆接触的研究[D];浙江大学;2009年
5 张军琴;宽禁带半导体MSM结构紫外探测器的研究[D];西安电子科技大学;2009年
6 施长治;多晶硅纳米薄膜在压阻传感器应用中的关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
7 赵智彪;GaN和AIGaN/GaN的RFP-MBE生长及其特性研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2002年
8 王光绪;硅基LED量子阱相关特性及芯片p面技术研究[D];南昌大学;2012年
9 郭辉;SiC器件欧姆接触的理论和实验研究[D];西安电子科技大学;2007年
10 周平;燃料电池封装力学及多相微流动[D];大连理工大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 宋力君;ZnO薄膜的欧姆接触研究[D];大连理工大学;2012年
2 李俊承;InGaAsSb半导体激光器欧姆接触的研究[D];长春理工大学;2011年
3 徐进;GaN欧姆接触及器件的研究[D];浙江大学;2003年
4 邵庆辉;GaN基材料的欧姆接触及相关器件研究[D];浙江大学;2003年
5 陈素华;n型4H-SiC欧姆接触的研究[D];大连理工大学;2007年
6 董建新;P型GaN上AZO膜的制备及欧姆接触特性[D];重庆大学;2008年
7 林书勋;基于GaN异质结HEMT器件的金半接触新结构研究[D];北方工业大学;2012年
8 刘磊;GaN欧姆接触与MSM结构紫外探测器研究[D];浙江大学;2004年
9 封飞飞;GaN基LED的N极性n型欧姆接触及老化性能研究[D];南昌大学;2011年
10 陈明文;PECVD生长类金刚石薄膜的电学性质研究[D];厦门大学;2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 罗清岳;解析LED光谱技术 挑战超高亮度LED产品[N];电子资讯时报;2006年
2 刘元进;大冶有色冶炼厂技术攻关助推发展[N];中国有色金属报;2009年
3 吉林 姜兰举;肖特基二极管原理及应用[N];电子报;2008年
4 ;日本研发出超耐热胶粘剂[N];今日信息报;2003年
5 王斌 摘译;JFE钢公司生产的铁素体不锈钢及在汽车上的应用[N];世界金属导报;2004年
6 李中秋;黄金的性质与用途[N];中国证券报;2007年
7 北方交通大学光电子技术研究所 徐叙瑢;发光显示种类繁多[N];中国电子报;2000年
8 彭建国;注重科技创新增强竞争活力[N];科技日报;2002年
9 ;川崎钢铁公司开发汽车排气系统零件用不锈钢[N];世界金属导报;2001年
10 ;汽车排气系统零件用不锈网[N];世界金属导报;2001年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978