【摘 要】
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GaN具有优异的材料特性,适合制备高频高压大功率器件。GaN器件结构有横向结构器件和垂直结构器件,因为垂直结构的GaN器件具有很多横向结构器件没有的优势,近年来引起了国内外广泛的研究并且取得了很多研究成果,若能将这些研究成果转化成我们日常使用的器件,将会更好的促进节能减排。但受制于GaN外延片的价格和器件生产制造成本等因素,GaN垂直结构器件在产业化上进展缓慢。本文提出利用现有成熟的Si-CMOS
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GaN具有优异的材料特性,适合制备高频高压大功率器件。GaN器件结构有横向结构器件和垂直结构器件,因为垂直结构的GaN器件具有很多横向结构器件没有的优势,近年来引起了国内外广泛的研究并且取得了很多研究成果,若能将这些研究成果转化成我们日常使用的器件,将会更好的促进节能减排。但受制于GaN外延片的价格和器件生产制造成本等因素,GaN垂直结构器件在产业化上进展缓慢。本文提出利用现有成熟的Si-CMOS工艺线,同时结合价格相对较低的硅基GaN外延片生产制造GaN垂直结构器件,以降低生产制造成本,促进其产业化。本文围绕CMOS兼容的硅基GaN垂直结构器件制备的关键工艺,首先研究了硅基GaN上N型无金欧姆接触工艺,然后对电极进行了金属结构和退火条件的探索,最后制备了CMOS兼容的硅基GaN垂直结构SBD。本文的主要研究内容和成果如下:1.研究确定了无金工艺的电极金属结构Ti/Al/Ti/Ti N,设计了样品测试图形,进行了不同Ti（第一层）厚度的欧姆接触实验。经过对测试样品的制备、测试和分析的结果,确定了电极结构中第一层Ti的厚度为20nm时,与硅基N型GaN形成的欧姆接触性能较好。2.探究了N型GaN上无金欧姆接触合适的退火温度,制定了研究方案,最终确定了硅基N型GaN无金欧姆接触的合适退火温度为650℃。探索出了结构为Ti/Al/Ti/TiN（20nm/50nm/10nm/25nm）的电极在650℃的N2氛围下退火60s形成的欧姆接触最好,对应的比接触电阻率ρc为8.76×10-6Ω·cm~2。3.应用研究得到的N型GaN无金欧姆接触关键工艺,制备了CMOS兼容的硅基GaN垂直结构SBD,取得了较好的性能,由此证明了采用硅基GaN外延片与Si-CMOS工艺线结合的方式制造GaN垂直结构器件的可行性。
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