多晶金剛石對硅基氮化鎵材料的影響

編號：CYYJ03486

篇名：多晶金剛石對硅基氮化鎵材料的影響

作者：劉慶彬 蔚翠 郭建超 馬孟宇 何澤召 周闖杰 高學棟 余浩 馮志紅

關鍵詞： 多晶金剛石 氮化鎵 微波等離子體化學氣相沉積法 電性能

機構： 河北半導體研究所

摘要： 氮化鎵(GaN)器件的自熱問題是目前限制其性能的關鍵因素,在GaN材料上直接生長多晶金剛石改善器件的自熱問題成為研究的熱點,多晶金剛石距離GaN器件工作有源區(qū)近,散熱效率高,但多晶金剛石和GaN材料熱失配可能會導致GaN電特性衰退.本文采用微波等離子體化學氣相沉積法,在2 in (1 in=2.54 cm)Si基GaN材料上生長多晶金剛石.測試結果顯示,多晶金剛石整體均勻一致,生長金剛石厚度為9—81 μm,隨著多晶金剛石厚度的增大, GaN (002)衍射峰半高寬增量和電性能衰退逐漸增大.通過激光切割和酸法腐蝕,將Si基GaN材料從多晶金剛石上完整地剝離下來.測試結果表明:金剛石高溫生長過程中,氫原子對氮化硅外延層缺陷位置有刻蝕作用形成孔洞區(qū)域,刻蝕深度可達本征GaN層;在降溫過程,孔洞周圍形成裂紋區(qū)域.剝離下來的Si基GaN材料拉曼特征峰峰位, XRD的(002)衍射峰半高寬以及電性能均恢復到本征狀態(tài),說明多晶金剛石與Si基GaN熱失配產生應力,引起GaN晶格畸變,導致GaN材料電特性衰退,這種變化具有可恢復性,而非破壞性.