藍寶石基板氮化鎵之準垂直型蕭基以及接面位障蕭基二極體製作

The Fabrication of Quasi Vertical Schottky Diode and Junction Barrier Schottky Diode GaN on Sapphire

黃柏彰(Bo-Jhung Huang)

指導教授 ： 黃智方

國立清華大學/電機資訊學院/電子工程研究所/碩士(2014年)

摘要

篇論文中，我們使用兩種不同的磊晶結構的氮化鎵試片製作了準垂直型 SBD、JBS和PiN二極體。傳統的SBD二極體元件操作在反向偏壓時，存在漏電流過大而導致元件提早崩潰的問題，所以我們設計製作了不同寬度的JBS元件，嘗試降低元件操作在逆偏時所產生的漏電流。且我們在兩種不同磊晶結構的氮化鎵試片上，用了不同的製程去製作SBD元件，比較兩種製程的電性差異。
從I-V量測結果來看，JBS元件確實可以稍微降低元件的反向漏電流，而蕭基接面在製程上有經過電漿的轟擊，其漏電流明顯地上升。然而蕭基接面沒經過任何損傷破壞的SBD和PiN元件有比較好的電性表現，其崩潰電壓分別為590V和380V，而以PiN元件有較高的current on/off ratios。
從C-V量測結果來看，試片的N-層濃度不如預期的高，可能與N-層中的缺陷密度有相當大的關係，以至於我們的SBD特徵導通電阻偏大，順向導通特性不如預期。

關鍵字

氮化鎵 ； 功率元件 ； 蕭基二極體

參考文獻

[1] B. J. Baliga, “Power semiconductor device figure of merit for high-frequency applications, ”IEEE Electron Device Lett, vol. 10,

[2] M. N. Yoder, “Wide bandgap semiconductor materials and devices, ”IEEE Trans. Electron Devices, vol. 43, no. 10, pp. 1633–1636,Oct. 1996.

[3] T. G. Zhu, D. J. H. Lambert, B. S. Shelton, M.M. Wong, U. Chowdhury, H. K. Kwon, R.D. Dupuis, “High-voltage mesa-structure GaN Schottky rectifiers processed by dry and wet etching, ” Appl Phys Lett., vol. 77, no. 18, pp.2918,2000.

[4] J. W. Johnson, J. R. LaRoch, F. Ren, B. P. Gila, M. E. Overberg, C. R. Abernathy, J. -I. Chyi, C. C. Chuo, T. E. Nee, C. M. Lee, K. P. Lee, S. S. Park, Y.J. Park and S. J. Pearton, “Schottky rectifiers fabricated on free-standing GaN substrates”, Solid-State Electronics, vol. 45,pp. 405-410, 2001.

[5] J. W. Johnson, A. P. Zhang, W.-B. Luo, F. Ren, S. J. Pearton, S. S. Park, Y. J. Park, “Breakdown voltage and reverse recovery characteristics of free-standing GaN Schottky rectifiers, ” IEEE Trans. Electron Devices, vol. 49, no. 1, pp. 32-36, Jan 2002.