由于AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)界面極化效應(yīng)產(chǎn)生的高濃度和高遷移率的二維電子氣（2DEG）,使AlGaN/GaN器件在電子器件領(lǐng)域具有顯著的應(yīng)用優(yōu)勢。AlGaN/GaN器件存在的電流崩塌現(xiàn)象限制了器件的實(shí)際應(yīng)用。緩沖層陷阱是導(dǎo)致電流崩塌現(xiàn)象的重要原因之一。概述了AlGaN/GaN器件緩沖層陷阱的研究方法,分析了各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。重點(diǎn)介紹了基于電容、電流瞬態(tài)測試的方法。介紹了基于電容瞬態(tài)測試方法中的熱激發(fā)的電容式深能級瞬態(tài)譜（DLTS）、光激發(fā)的開啟電容恢復(fù)和光激發(fā)的深能級光譜（DLOS）方法;直接通過電流瞬態(tài)測試難以區(qū)分陷阱的位置,總結(jié)了基于此方法的不同偏壓條件下的電流瞬態(tài)測試、背柵電流瞬態(tài)譜、無柵極的源-漏測試結(jié)構(gòu)分析方法。電容和電流瞬態(tài)測試方法具有靈敏度高的優(yōu)點(diǎn),適用于緩沖層陷阱的分析,為抑制電流崩塌提供了理論指導(dǎo)。 

【文章來源】：半導(dǎo)體技術(shù). 2016,41(09)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

DLTS測試過程

鄧小社等:AlGaN/GaN櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶功率器件緩沖層陷阱的分析方法September2016SemiconductorTechnologyVol．41No．9651(a)不同溫度下電容隨時(shí)間的變化曲線(b)t1和t2下的DLTS曲線(c)阿侖尼烏斯曲線圖1DLTS測試過程［20］Fig.1TestprocessoftheDLTS［20］如圖2所示，Z.Q.Fang等人［10］采用DLTS的方法研究了AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)SBD中的深能級陷阱。圖2(a)中A1，A2，A3，H2分別代表電子空穴陷阱，插圖為A1陷阱的阿侖尼烏斯曲線;圖2(b)中A1，A2，Ax，H1分別代表電子空穴陷阱，插圖為H1陷阱的阿侖尼烏斯曲線。在不同的時(shí)間寬度tw下得到多條DLTS曲線。對曲線進(jìn)行分析，繪制阿侖尼烏斯曲線得到陷阱能級的激活能Ea，曲線縱坐標(biāo)為ln(e－1n，hνthNC，V)，橫坐標(biāo)為1000/T，其中en=1/τn，eh=1/τh為電子、空穴的發(fā)射時(shí)間的倒數(shù)，νth為電子的熱運(yùn)動(dòng)速度，NC和NV分別為導(dǎo)帶、價(jià)帶的有效狀態(tài)密度。通過這種方法對兩種不同C摻雜濃度的GaN緩沖層的深能級瞬態(tài)譜分析，得出不同摻雜下的陷阱:低C摻雜器件中電子陷阱激活能為0.9，0.99和1.2eV，空穴陷阱為1.24eV;而在高C摻雜的器件中電子陷阱為0.99，1.2和1.3eV，空穴陷阱為1.3eV。(a)高C摻雜樣品的DLTS曲線(b)低C摻雜樣品的DLTS曲線圖2不同率窗下的DLTS曲線［10］Fig.2DLTScurvesunderdifferentratewindows［10］DLTS方法具有靈敏度高、易于分析的優(yōu)點(diǎn)，但需要測試不同溫度下的多條曲線，測試時(shí)間長。受到器件溫度限制的影響，DLTS方法分析得到的陷阱的深度限制在一定范圍內(nèi)，無法觀測到寬?

鄧小社等:AlGaN/GaN櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶功率器件緩沖層陷阱的分析方法652半導(dǎo)體技術(shù)第41卷第9期2016年9月電容恢復(fù)加快，在不同的光照條件下，受光激發(fā)的陷阱不同，電容恢復(fù)快慢不同，得到不同的陷阱能級范圍。開啟電容恢復(fù)測試是通過改變器件的開關(guān)狀態(tài)，使陷阱俘獲釋放電子，分析不同能量的光照下電容恢復(fù)時(shí)間的變化，得到相對的緩沖層陷阱能級的范圍。如圖3所示，Y.Nakano等人［19］采用這種方法研究了在具有高C摻雜的AlGaN/GaNSBD緩沖層的深能級陷阱。圖中λ為光波波長，t為測試時(shí)間，Cnor為以最終電容值為標(biāo)準(zhǔn)的歸一化電容值。白光對所有陷阱都有作用，540nm光幾乎沒有作用，390nm光稍微有些作用，370nm光作用明顯，在與其他方法相結(jié)合的情況下得到陷阱能級的位置為導(dǎo)帶下2.07，2.80和3.23eV。圖3器件在不同光照下的電容恢復(fù)情況［19］Fig.3Capacitorrecoveryofthedeviceundervariouslightilluminations［19］這種分析方法可以得到陷阱能級的范圍，無法準(zhǔn)確給出陷阱能級，需要結(jié)合其他方法進(jìn)行分析。1.3深能級光譜DLOS是另一種光激發(fā)的緩沖層陷阱分析方法。當(dāng)載流子的熱激發(fā)可以忽略時(shí)，如果t=0時(shí)刻，所有的陷阱被電子填充，光激發(fā)引起的陷阱填充狀態(tài)的變化可以通過如下微分公式得到［22］(dntdt)0=－σ0nΦNt(3)式中:nt為陷阱電子填充數(shù)量;σ0n為電子從陷阱到導(dǎo)帶發(fā)射的光截面，光截面為單位缺陷的光吸收度;Φ為光強(qiáng)度;Nt為常數(shù)。光電容的瞬態(tài)微分(dΔCdt)0和陷阱的電子填充數(shù)量(dntdt)0呈正比，也就是與光截面σ0n呈正比［2］。根據(jù)公式?

【參考文獻(xiàn)】：
碩士論文
[1]利用DLTS技術(shù)研究黑硅的鈍化和表面態(tài)[D]. 鄧彤.大連理工大學(xué) 2013
[2]GaN基HEMTs器件表面態(tài)及界面態(tài)研究[D]. 廖雪陽.西安電子科技大學(xué) 2013



本文編號：3309524