Dopaje tipo P de Mg en epitaxia de película fina de GaN sobre sustrato de GaN

Dopaje tipo P de Mg en epitaxia de película fina de GaN sobre sustrato de GaN

El epitaxial de película fina de GaN de tipo P sobre sustrato de GaN es la técnica principal para desarrollar un dispositivo emisor. El Mg es el dopante de tipo p más común en los sistemas de materiales de nitruro III, en parte debido al proceso de activación establecido. Dopaje alto de tipo p de concentración de Mg (1018/cm3) se logrará en GaN cuando el dopante de Mg se difunda durante el crecimiento epitaxial. Las películas delgadas de dopaje con Mg cultivadas muestran una alta resistividad, pero cambia a la conductividad de tipo p por activación térmica. En 1990, Nakamura descubrió que el GaN dopado con Mg en la conductividad de tipo p se activa con el recocido térmico, y la concentración del agujero obtenida es 3 × 1018/cm3 y la movilidad es de 9 cm2 / Vs. El dopaje por difusión es una tecnología tradicional de procesamiento de CI. Rubin y col. obtuvo el tipo p GaN a través de la difusión de Mg. Mediante este método, la concentración de agujero obtenida es de 2 × 1016/cm3 y la movilidad es de 12 cm2 / Vs.

1. Acerca de la concentración de dopaje de tipo P de Mg en la oblea epitaxial de GaN

El conjunto Estructura de oblea de epi de GaN dopada con magnesio (PAM160608-GAN) que discutimos a continuación es:

Sustrato: GaN c-face N-type cultivado por HVPE

Capa Epi:

primera capa sin dopar GaN 2um (Si, C, O <1E16cm-3);

segunda capa dopada con Mg 1E17cm-3 4um GaN (Si, C, O <1E16cm-3).

Q: ¿Nos gustaría saber qué tan grande es la desviación del dopaje? ¿Y qué tan alta es otra contaminación como Si, O y C?

La desviación del dopaje con Mg en GaN en la oblea epi de GaN es +/- 10% o 20% o más.

Dopaje tipo p de la desviación de mg en GaN sobre GaN

El nivel dopado de Si, C, O es <1E16cm-3 o menos.

A: Los datos de SIMS muestran en la siguiente figura que los niveles de fondo de impurezas para GaN sobre GaN La oblea epi debe ser Si ~ 1E16 o inferior (límite de detección SIMS), C ~ 3 ~ 5E16, O ~ 3 ~ 5E16 (también podría deberse al límite de detección). Estos niveles deben ser generales para todos los sistemas.

niveles de fondo de impurezas para GaN sobre GaN

Tenga en cuenta: En cuanto a la concentración de dopaje de Mg, técnicamente tiene algunos problemas.

En general, tenemos una mayor concentración de un dopado con Mg (alrededor de 1019cm-2), para obtener una concentración de orificios del dispositivo sustancialmente aceptable (alrededor de 1017cm-2), dicho diseño se basa principalmente en dos consideraciones:

(a) La tasa de activación del orificio de dopaje de Mg es muy baja, solo el 1%;

(b) En el crecimiento de material MOCVD, respaldo dopado (Si, O, C) en 1 ~ 3 * 1016cm-3, donde Si, O producirá la correspondiente concentración de electrones (tasa de activación cercana al 100%, la correspondiente concentración de electrones de aproximadamente 1016cm-3), Los elementos C se forman en algún nivel profundo, reducirá la concentración de electrones y huecos;

Pero en cualquier caso, cuando el orificio se dopó en lugar de retroceder una gran magnitud, el material epitaxial de GaN todavía muestra características generales de conductividad de tipo P.

2. Desafíos para la técnica de dopaje de película delgada de GaN tipo P

En el caso de que la concentración de dopaje de tipo p de Mg sea 1E17cm-3, y la concentración de dopaje de Si, C, O es <1E16cm-3.

Mediante el dopaje, podrá controlar con precisión la concentración de dopaje de Mg a 1017cm-3, la desviación se puede controlar generalmente entre 1 ~ 3 * 1017cm-3, pero la presencia de dos de esas muestras creció un problema significativo:

(a) La concentración adicional de dopaje de Si, C, O se reduce a 1016cm-3 o menos, para el crecimiento de MOCVD, es un gran desafío.

(b) Incluso si la concentración de dopaje de Si, C, O se reduce a 1015cm-3, esta vez con el respaldo de la concentración de orificio dopado con concentración de Mg dopado (Si, O, C) en el mismo orden de magnitud, el crecimiento del GaN de tipo P obtenido en el material de GaN es difícil de exhibir características debido a la compensación mutua agujeros y electrones, y elementos C del efecto de compensación de nivel profundo provocado, el material tiene una gran probabilidad de características de alta impedancia.

A menos que el respaldo (Si, O, C) para reducir la concentración de dopaje de 1014cm-3, para obtener una epi de GaN en un sustrato de GaN con una concentración de agujeros de 1015cm-3 es posible.

Entonces, si desea una concentración de dopaje de Mg a 1017cm-3, para obtener una concentración de agujeros 1015cm-3, creemos que los mayores obstáculos en el art.

Por supuesto, puede reducir gradualmente la concentración de dopaje de Mg, por ejemplo, 1018cm-3, para obtener una concentración de pozo más baja, pero hay una falta de datos experimentales detallados.

El programa sigue siendo un uso relativamente seguro de una mayor concentración de dopaje de Mg (alrededor de 1019cm-2), para obtener una concentración de agujero aceptable (alrededor de 1017cm-2).

Para obtener más información, contáctenos por correo electrónico a [email protected] y [email protected].

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