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NDLECSI GaAs衬底材料对MESFET器件性能的影响

郭惠

  GaAs晶体是一种电学性能优越的Ⅲ—Ⅴ族化合物半导体材料,以其为衬底制作的半导体器件及集成电路由于具有信息处理速度快、超高频、低功耗、低噪声等突出的优点而受到青睐,成为近年来研究的热点。以非故意掺杂(ND)液封直拉(LEC)半绝缘(SI)GaAs为衬底的MESFET器件是超大规模集成电路和单片微波集成电路广泛采用的器件结构,因此研究NDLECSI GaAs衬底材料特性对MESFET器件性能的影响对GaAs集成电路和相关器件的设计制备是非常必要的。本论文对NDLECSI GaAs衬底材料对MESFET器件性能的影响进行了较系统的研究。深施主缺陷EL2是NDLECSI GaAs中最重要的施主缺陷,对这种晶体的半绝缘特性起着关键作用。本文利用霍耳效应、红外吸收和熔融KOH腐蚀的方法对NDLECSI GaAs晶体中的电阻率、迁移率、EL2浓度、C浓度和位错分布进行了系统测量,并以NDLECSI GaAs晶体为衬底制作MESFET器件,研究了这些参数和MESFET器件性能的关系,同时,对NDLECSI GaAs中注入Si离子激活率与衬底参数的关系也进行了研究。实验结果表明,NDLECSI GaAs的电阻率、迁移率、EL2浓度和位错密度分布都不是均匀的,且电阻率分布与EL2浓度分布相关,位错密度分布与EL2浓度分布有平行对应关系,按排制作的MESFETs的性能参数分布与EL2浓度分布也具有明显联系,在EL2浓度高的部位制作的MESFET具有较大的饱和电流和阈值电压。EL2浓度也是影响注入Si离子激活率的重要因素,激活率随EL2浓度增加而增加。在实验结果基础上分析了EL2浓度影响MESFET阈值电压的机理,提出EL2与占As位的Si受主相互作用,使Si受主转化成占Ga位的Si施主是EL2影响注入Si激活率和MESFET阈值电压的根本原因。本文还对在来源不同的NDLECSI GaAs衬底上制作MESFET的背栅效应进行了研究,发现存在一个阈值背栅电压|V_(BST)|,当背栅电压V_(BS)满足|V_(BS)|<|V_(BST)|时,V_(BS)对MESFET的漏电流I_(DSS)无影响,创|V_(BS)|达到|V_(BST)|时,I_(DSS)随|V_(BS)|的增加快速减小。不同衬底上制作的MESFET的|V_(BST)|明显不同。这表明背栅效应与衬底材料特性有紧密联系。……   
[关键词]:砷化镓;金属半导体场效应晶体管;离子注入;阈值电压;EL2浓度;硅注入激活率;背栅效应
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:河北工业大学2002年