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避免高压氮化镓功率器件的迁移率崩溃

稿件来源:今日半导体 责任编辑:ICAC 发布时间:2020-08-24

  日本SCIOCS Co Ltd宣称其n型氮化镓(n-GaN)在室温下具有最高的迁移率,载流子密度为1015/cm3。这种低掺杂层是额定电压高达10kV的垂直功率器件的关键组件,需要厚漂移层以减少电场,同时保持导电率,与迁移率和自由载流子密度成比例。

  SCOICS团队使用氢化物气相外延(HVPE),该采用金属镓和氨(NH3)作为原料,避免了C的存在,从而避免了碳污染有关的迁移率崩溃效应。HVPE的另一个优势是,其生长速度比MOCVD快得多。

  为了能够精确控制低电子密度材料所需的硅掺杂,研究人员开发了一种QF-HVPE工艺。QF-HVPE的增长是通过从设备的高温区域去除石英来实现的,并且避免了氧污染。温度为1050°C,基板为2英寸,+c取向,Si掺杂的n型自立式GaN,采用SiCOSCS开发的空穴辅助分离法生产,QF-HVPE的增长率约为1μm/min。

  在低 QF-HVPE工艺中发现了最高的迁移率1470cm2/V-s,其自由电子密度非常低,仅为1.2x1015/cm3。这是迄今为止GaN晶体报道的最高室温迁移率。

  该团队还测量了通过MOCVD和QF-HVPE生长的晶片上的载流子密度均匀性)。平均载流子密度分别为7x1015/cm3和3.4x1015/cm3。MOCVD中载流子密度的不均匀性的标准偏差为16.7%。这归因于斜角依赖的C掺入效率。对于QF-HVPE,不均匀性标准偏差是已经很低的平均载流子密度的4.0%。

  QF-HVPE n-GaN的光致发光研究显示,清晰的363nm波长近带边缘发射峰,以及以520-530nm为中心的较弱的宽绿色发射。这种绿色发光与氮空位有关。没有黄色发光的迹象,通常是由于C污染引起的。

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