氮化物磊晶成長於碳化矽基板與元件開發之研製(I)

計畫中文摘要本計畫主要之研究目的為利用常壓有機金屬氣相磊晶系統（AP-MOCVD）成長AlGaN/AlN/GaNon-SiC 之異質結構磊晶開發，該結構具有高電流密度之氮化物高速場效應電晶體，以及計畫第二年於電晶體閘極端使用離子佈值Fluorine 元素修正高速場效應電晶體之臨限電壓製作成增強型場效應電晶體，計畫第三年使用濺鍍系統沉積High-K 氧化物於AlGaN/AlN/GaN /SiC 試片製作MOS結構，並加以分析該電容之Memory Window Effect 及可靠度.計劃第一年:為開發氮化鎵成長於4H 碳化矽基板，由於氮化鎵與碳化矽基板的晶格匹配僅只有3.6%，所以不需要透過一定厚度的氮化鎵來維持磊晶品質，然而氮化鋁與碳化矽只有1%的晶格匹配，故使用氮化鋁為成長氮化鎵的緩衝層(buffer Layer)，但又由於氮化鎵與碳化矽的散熱係數有33%的不匹配，因此在磊晶結束後的降溫過程中會產生張應力，有機會造成龜裂，以致於我們將使用HT<-AlN 的成長條件來釋放應力另外也會開發漸層式的AlGaN 作為與GaN 的銜接層，最後於AlGaN/GaN 間插入1~2nm 的AlN-Layer，增加該電晶體的電子遷移率。計畫第二年:整合第一年所開發AlGaN/AlN/GN on SiC 磊晶試片並元件製程實現驗證製作成高功率元件，並透過指插結構Multi-Finger Gate 實現1m × 1m 之元件，預期能產生超過1200 mA 之電流與2.4GHz 能具有超過5 watt 以上的輸出功率及30%的PAE，另外對於增強型電晶體的製作，我們將嘗試以電晶體閘極端透過離子佈值，值入fluorine ion 再經由電子束蒸鍍系統，蒸鍍閘極金屬後製作成增強型電晶體。計畫第三年:以AlGaN/AlN/GaN on SiC 結合濺鍍機與High-K 材料製作成 GaN–based 寬能隙快閃記憶體，將濺鍍HfO2 及HfON 高介電係數材料於AlGaN/AlN/GaN/SiC 磊晶片上，我們將調整High-K材料厚度以及HfON的比例，再經由不同溫到的RTA退火條件，製作具有超過40V以上MemoryWindow 之電容並利用異質接面的二維電子氣將能快速的控制寫入(Program)以及擦拭(Erase)，以及電荷保持等研究。

系統編號:PB10108-2805
原計畫編號:NSC101-2221-E182-060