LEC法生長SI-GaAs襯底缺陷對MESFET器件電性能的影響.pdf

1、GaAs晶體是一種電學性能優(yōu)越的Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體材料,以其為襯底制作的半導體器件及集成電路,由于具有信息處理速度快等優(yōu)點而受到青睞,成為近年來研究的熱點.以液封直拉半絕緣GaAs為襯底的金屬半導體場效應晶體管(MESFET)器件是超大規(guī)模集成電路和單片微波集成電路廣泛采用的器件結構,因此研究LEC法生長SI-GaAs(LEC SI-GaAs)襯底材料特性對MESFET器件性能的影響,對GaAs集成電路和相關器件的設計及制造是非常必要

2、的.近些年來的科研和生產(chǎn)實踐均表明,現(xiàn)行的常規(guī)參數(shù),如位錯密度、載流子濃度、遷移率等對表征半絕緣砷化鎵材料的質(zhì)量是不充分的,特別是不能反映材料質(zhì)量與器件性能之間的關系.近期的科研成果證明,AB微缺陷與器件性能有直接的關系,而且AB微缺陷密度(AB-EPD)是比位錯密度更加敏感、更加重要的參數(shù).本文系統(tǒng)地研究了國內(nèi)外各生產(chǎn)廠家提供的GaAs襯底中用熔融KOH腐蝕的位錯、AB腐蝕液腐蝕出的AB微缺陷的密度和分布情況以及它們對襯底電參數(shù)(電阻

3、率、遷移率、載流子濃度)的影響.并以LEC SI-GaAs晶體為襯底制作注入型MESFET器件,研究了GaAs襯底的AB微缺陷和MESFET器件電性能(包括跨導、飽和漏電流和閾值電壓)的關系.同時,解釋了產(chǎn)生上述關系的原因.另外,試驗還利用PL mapping技術從另一個角度檢驗了襯底質(zhì)量和MESFET器件電性能的關系.實驗結果表明,LEC SI-GaAs的電阻率、遷移率、載流子濃度、位錯密度和AB微缺陷分布都不是均勻的,且電參數(shù)的分布