砷化鎵微波功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管的硫鈍化研究.pdf

1、砷化鎵的表面鈍化是一個(gè)長(zhǎng)期未能很好解決的問(wèn)題.八十年代后期出現(xiàn)的硫鈍化技術(shù)給鈍化研究注入了活力,但它的化學(xué)穩(wěn)定性仍不夠理想.本論文通過(guò)對(duì)GaAs MESFET擊穿機(jī)理和硫鈍化機(jī)理的研究,用負(fù)電荷表面態(tài)理論,解釋了GaAs MESFET動(dòng)態(tài)擊穿特性及硫鈍化后柵漏擊穿電壓增大、源漏飽和電流減小的機(jī)理,提出了改善硫鈍化穩(wěn)定性的措施.GaAs MESFET動(dòng)態(tài)擊穿特性測(cè)試結(jié)果表明,GaAs MESFET的擊穿電壓隨柵極與漏極上所加脈沖電壓寬度的

2、增大而增大,這主要是因?yàn)楸砻鎽B(tài)的原因.用(NH<,4>)<,2>S<,x>溶液進(jìn)行濕法鈍化處理可以除去GaAs表面的氧化物以及多余的As,抑制施主表面態(tài)As的反位缺陷As<,Ga>的形成,也就是說(shuō),GaAs表面硫鈍化可以同時(shí)降低N<,d>和N<,d>/N<,a>的比值(N<,d>是施主表面態(tài)密度;N<,a>是受主表面態(tài)密度).表面受主態(tài)的增多使表面負(fù)電荷密度增大,表面聚集的負(fù)電荷可以分散漏側(cè)柵邊緣處的電力線密度,減弱了柵靠漏一側(cè)的電場(chǎng)強(qiáng)

3、度,擊穿電壓提高.這是硫鈍化GaAs MESFET擊穿電壓升高的主要機(jī)理.本文分析了硫鈍化后源漏飽和電流減小的原因,認(rèn)為GaAs表面極易被空氣中的氧原子氧化,由于Ga-O鍵比As-O鍵結(jié)合的更緊,Ga原子優(yōu)先向表面移動(dòng),這導(dǎo)致亞表面層成為富As層.過(guò)多的As元素會(huì)提升GaAs亞表面層As<,Ga>施主缺陷濃度.硫處理去除了GaAs表面的氧化物和多余的As,因此遏制了施主表面態(tài)As<,Ga>的形成,降低了N<,d>和N<,d>/N<,a>

4、.表面費(fèi)米能級(jí)向價(jià)帶頂移動(dòng),能帶彎曲加劇,肖特基勢(shì)壘高度增加,表面耗盡層變厚,導(dǎo)電溝道變窄,是導(dǎo)致源漏飽和電流下降的主要因素.利用(NH<,4>)<,2>S<,x>處理與PECVD氮化硅鈍化相結(jié)合,研究改善GaAs表面硫鈍化穩(wěn)定性.用SIMS分析結(jié)合器件直流特性測(cè)試,比較了在不同條件下淀積的氮化硅對(duì)GaAs硫鈍化表面的作用,特別是淀積溫度分別為80℃、80℃/230℃、230℃時(shí)對(duì)硫鈍化效果的影響.在此基礎(chǔ)上提出了較佳的鈍化條件:先以濕