Легирование Mg P-типа при эпитаксии тонких пленок GaN на подложке GaN

Легирование Mg P-типа при эпитаксии тонких пленок GaN на подложке GaN

Тонкая эпитаксиальная пленка GaN P-типа на подложке из GaN является основным методом разработки излучающих устройств. Mg является наиболее распространенной легирующей добавкой p-типа в системах материалов III-нитрида, отчасти из-за установленного процесса активации. Высокое легирование Mg p-типа (1018/см3) будет достигаться в GaN, когда легирующая добавка Mg диффундирует во время эпитаксиального роста. Выращенные тонкие пленки с легированием Mg демонстрируют высокое удельное сопротивление, но оно переходит в проводимость p-типа в результате термической активации. В 1990 году Накамура пришел к выводу, что GaN, легированный магнием, превращается в проводимость p-типа, которая активируется термическим отжигом, и полученная концентрация дырок составляет 3 × 1018/см3 и подвижность 9 см.2 /Против. Легирование путем диффузии - одна из традиционных технологий обработки ИС. Рубин и др. получил GaN p-типа за счет диффузии Mg. С помощью этого метода полученная концентрация дырок составляет 2 × 1016/см3 и подвижность 12 см.2 /Против.

1. О концентрации легирования Mg P-типа в эпитаксиальной пластине GaN.

Целый Структура эпи-пластины GaN, легированного магнием (PAM160608-GAN) мы обсуждаем ниже это:

Подложка: GaN c-face N-типа, выращенный методом HVPE

Слой эпи:

первый слой нелегированного GaN 2um (Si, C, O <1E16cm-3);

второй слой легированный магнием 1Е17см-3 4 мкм GaN (Si, C, O <1E16 см-3).

Q: Мы хотели бы знать, насколько велико отклонение от допирования? И насколько высоки другие загрязнения, такие как Si, O и C?

Отклонение от легирования магнием GaN на эпи-пластине GaN составляет +/- 10% или 20% или более.

Легирование p-типа отклонения mg в GaN на GaN

Уровень легирования Si, C, O <1E16 см-3 или меньше.

: Данные ВИМС показывают на следующем рисунке, что фоновые уровни примесей для GaN на GaN Пластина epi должна быть Si ~ 1E16 или ниже (предел обнаружения SIMS), C ~ 3 ~ 5E16, O ~ 3 ~ 5E16 (также может быть связано с пределом обнаружения). Эти уровни должны быть общими для всех систем.

уровни примесного фона для GaN на GaN

Пожалуйста, обратите внимание: Что касается концентрации легирующего магния, технически здесь есть некоторые проблемы.

В общем, у нас более высокая концентрация легированного магнием (около 1019см-2), чтобы получить достаточно приемлемую концентрацию отверстий устройства (около 1017см-2), такая конструкция в основном из двух соображений:

(а) Скорость активации дырки, легированной магнием, очень низкая, всего 1%;

(b) При выращивании материала MOCVD, подложка, легированная (Si, O, C) в 1 ~ 3 * 1016см-3, при этом Si, O будут давать соответствующую концентрацию электронов (степень активации близка к 100%, соответствующая концентрация электронов составляет около 1016см-3), Элементы C образуются на некотором глубоком уровне, это снизит концентрацию электронов и дырок;

Но в любом случае, когда дырка легирована, а не поддерживает большую величину, эпитаксиальный материал GaN по-прежнему демонстрирует общие характеристики проводимости P-типа.

2. Проблемы, связанные с технологией легирования тонких пленок GaN P-типа.

В случае, если концентрация легирования Mg p-типа составляет 1E17 см-3, а концентрация легирования Si, C, O составляет <1E16 см.-3.

Посредством легирования он действительно сможет точно контролировать концентрацию легирования Mg на уровне 1017см-3, отклонение можно контролировать, как правило, в пределах 1 ~ 3 * 1017см-3, но наличие двух таких образцов вырастало существенной проблемой:

(а) Далее концентрация легирования Si, C, O снижается до 1016см-3 или меньше, для роста MOCVD это огромная проблема.

(б) Даже если концентрация легирования Si, C, O уменьшится до 1015см-3, на этот раз при поддержке концентрации легированных дырок, легированных Mg (Si, O, C) в том же порядке величины, рост полученного GaN P-типа на материале GaN трудно показать характеристики из-за взаимной компенсации дырки и электроны, а также элементы C из-за эффекта компенсации глубокого уровня, материал с большой вероятностью имеет высокие характеристики импеданса.

Если только подложка (Si, O, C) снижает концентрацию легирования на 1014см-3, для получения эпи GaN на подложке из GaN с концентрацией дырок 1015см-3 возможно.

Итак, если вы хотите, чтобы концентрация легирования Mg составляла 1017см-3, чтобы получить концентрацию дырок 1015см-3, мы считаем, что большие препятствия в искусстве.

Конечно, вы можете постепенно снижать концентрацию легирования Mg, например, 1018см-3, чтобы получить меньшую концентрацию дырок, но отсутствуют подробные экспериментальные данные.

В программе по-прежнему относительно безопасно использование более высоких концентраций легирования Mg (около 1019см-2), чтобы получить приемлемую концентрацию дырок (около 1017см-2).

Для получения дополнительной информации, пожалуйста, свяжитесь с нами по электронной почте по адресу [email protected] и [email protected].

Поделиться этой записью