GaN 기판의 GaN 박막 에피택시에서 Mg의 P형 도핑

GaN 기판의 GaN 박막 에피택시에서 Mg의 P형 도핑

GaN 기판 위의 P형 GaN 박막 에피택셜은 발광 소자를 개발하는 주요 기술입니다. Mg는 부분적으로 확립된 활성화 프로세스로 인해 III-질화물 재료 시스템에서 가장 일반적인 p형 도펀트입니다. Mg 농도의 높은 p형 도핑(1018/센티미터3)은 에피택셜 성장 동안 Mg 도펀트가 확산될 때 GaN에서 달성될 것이다. 성장한 Mg 도핑 박막은 높은 저항률을 나타내지만 열 활성화에 의해 p형 전도성으로 변화한다. 1990년 Nakamura는 Mg 도핑된 GaN을 p형 전도성으로 열 어닐링으로 활성화하고 얻은 정공 농도는 3×1018/센티미터3 이동성은 9cm/대. 확산에 의한 도핑은 전통적인 IC 처리 기술 중 하나입니다. Rubin et al. Mg의 확산을 통해 p형 GaN을 얻었다. 이 방법을 통해 얻은 홀 농도는 2×1016/센티미터3 이동성은 12cm입니다.2 /대.

1. About Mg P-type Doping Concentration in GaN Epitaxial Wafer

The whole Mg-doped GaN epi wafer structure (PAM160608-GAN) we discuss below is:

Substrate: GaN c-face N-type grown by HVPE

Epi layer:

first layer  undoped GaN 2um (Si, C, O <1E16cm-3);

second layer  Mg-doped 1E17cm-3 4um GaN (Si, C, O <1E16cm-3).

Q: We would like to know how large the doping deviation is? And how high other contamination is such as Si, O, and C?

Mg-doping deviation in GaN on GaN epi wafer is +/- 10% or 20% or more.

p-type doping of mg deviation in GaN on GaN

Si, C, O doped level is <1E16cm-3 or less.

A: SIMS data shows as following figure that the impurity background levels for GaN on GaN epi wafer should be Si~1E16 or lower (SIMS detection limit), C~3~5E16, O~3~5E16 (could also be due to detection limit). These levels should be general for all systems.

impurity background levels for GaN on GaN

Please note: Regarding the Mg doping concentration, technically it does have some trouble.

In general, we have a higher concentration of a Mg-doped (about 1019센티미터-2), to obtain a device hole concentration substantially acceptable (about 1017센티미터-2), such a design mainly from two considerations:

(a) Mg doping hole activation rate is very low, only 1%;

(b) In MOCVD material growth, backing doped (Si, O, C) in 1 ~ 3 * 1016센티미터-3, wherein Si, O will produce corresponding electron concentration (activation rate close to 100%, the corresponding electron concentration of about 1016센티미터-3), C 요소는 어느 정도 깊은 수준으로 형성되어 전자와 정공의 농도를 감소시킵니다.

그러나 어떤 경우든 정공보다 큰 배킹을 했을 때, GaN 에피택셜 물질은 여전히 ​​전반적인 P형 전도성 특성을 보여주고 있다.

2. P형 GaN 박막 도핑 기술의 과제

Mg p형 도핑 농도가 1E17cm인 경우-3, Si, C, O 도핑 농도는 <1E16cm-3.

도핑을 통해 실제로 10에서 Mg의 도핑 농도를 정확하게 제어할 수 있습니다.17센티미터-3, 편차는 일반적으로 1 ~ 3 * 10 사이에서 제어될 수 있습니다.17센티미터-3, 그러나 두 가지 그러한 샘플의 존재는 심각한 문제가 되었습니다.

(a) 추가로 Si, C, O 도핑 농도를 10으로 감소16센티미터-삼 이하 MOCVD 성장의 경우 이는 큰 도전입니다.

(b) Si, C, O 도핑 농도를 10으로 줄여도15센티미터-3, 이번에는 도핑된 홀 농도 Mg-doped (Si, O, C) 농도를 동일한 크기로 뒷받침하여 GaN 물질 상에서 얻어진 P형 GaN의 성장은 상호 보상으로 인해 특성을 나타내기 어렵다 정공과 전자, 그리고 C 원소로부터 깊은 수준의 보상 효과를 가져온 물질은 높은 임피던스 특성을 가질 확률이 높습니다.

백킹(Si, O, C)이 아니면 10의 도핑 농도를 낮추기 위해14센티미터-3, 10의 홀 농도를 갖는 GaN 기판 상의 GaN 에피를 얻기 위해15센티미터-3 가능합니다.

따라서 Mg 도핑 농도를 10으로 하고 싶다면17센티미터-3, 홀 농도를 얻기 위해 1015센티미터-3, 우리는 예술에 더 큰 장애물이 있다고 믿습니다.

물론 점차적으로 Mg의 도핑 농도를 줄일 수 있습니다. 예를 들어 1018센티미터-3, 더 낮은 홀 농도를 얻기 위해, 그러나 상세한 실험 데이터가 부족하다.

이 프로그램은 여전히 ​​더 높은 Mg 도핑 농도(약 1019센티미터-2), 허용 가능한 정공 농도(약 1017센티미터-2).

자세한 내용은 다음 주소로 이메일을 보내주십시오. [email protected][email protected].

이 게시물을 공유하기