先使用MOCVD在藍寶石(Al2O3)基板上先成長一層低溫氮化鎵緩衝層以獲得 較佳磊晶品質，再於其上成長一層厚度2um 之無摻雜氮化鎵，接著再利用 HVPE 機台，在上述2um厚的氮化鎵薄膜上成長約300um厚的氮化鎵厚膜。磊晶完成後，
利用雷射將氮化鎵厚膜與藍寶石基板分離，可將熱膨脹不匹配所造成的翹曲程度 大幅改善(圖3-1-1)。
接著將獨立式氮化鎵基板的 Ga-face 以機械(mechanical polish, MP)研磨處理表 面起伏較大的形貌約 2 小時，再以化學機械研磨(chemical mechanical polish, CMP) 拋光 6 小時，移除 MP 所造成的損害層，緊接者將樣品自玻璃載台上取下，重新 黏貼處理 N-face，以 MP 移除雷射造成的刻痕，再以 CMP 拋光移除損害層，研 磨處理完畢後，以去蠟液震盪 45 分，加熱至 100oC 45 分，再震盪 45 分，之後在 D-I water 中震盪 45 分鐘，以洗去研磨時產生的粒子與黏著使用的臘，這樣便可 以得到雙面拋光的獨立式氮化鎵基板(圖 3-1-1)。
在使用電子槍蒸鍍前，先將樣品浸泡在 50oC 鹽酸溶液一分鐘，在以 D-I water 洗淨，以去除氧化層，之後分別浸泡入丙酮(ACE)、IPA 等溶液與 D-I water，利 用超音波震盪器震盪 3 分鐘後，再用氮氣吹乾。
圖 3-1-1 氮化鎵厚膜製備流程
18
3-2 歐姆接觸製作
先用丙酮、異丙醇等基本清潔基板，然後浸泡 17%的鹽酸一分鐘去除氧化層，
用金屬光罩定義直徑 800um 的電極區域，使用電子槍蒸鍍 Ti/Al/Ni/Au，厚度分別 為 30/100/50/150nm，之後依照實驗需求，在氮氣環境腔體中進行不同溫度的熱退 火處理。
圖 3-2-1 歐姆接觸的剖面圖與俯視圖
3-3 蕭特基接觸製作
先用丙酮、異丙醇等基本清潔基板，然後浸泡 17%的鹽酸一分鐘去除氧化層，
使用電子槍在樣品背部蒸鍍整面金屬 Ti/Al/Ni/Au，厚度分別為 30/100/50/150um，
之後在氮氣環境腔體中作 750oC 的熱退火處理。
接著以金屬光罩定義直徑 800um 的電極區域，使用電子槍蒸鍍 Ni/Au，厚度 分別為 30/100um 作為蕭特基接觸。
圖 3-3-1 蕭特基二極體的剖面圖與俯視圖
19
3-4 低溫磊晶層形成與去除
為了避免藍寶石基板與氮化鎵之間晶格常數不匹配、應力拉扯過大，我們一 開始會先從較低溫度(950oC)開始成長，之後進行變溫成長(950oC~1050oC)，前兩階 段我們稱作低溫層，最後才作高溫成長(1050oC)，高溫層約占總膜厚一半，我們 預期低溫層的晶格品質較差，有可能影響實驗結果，因此低溫層需要被移除。
但是我們 HVPE 系統為水平式長晶(圖 2-1-1)，磊晶過程中基板沒有自動旋轉 功能，一般成長基板將不會是水平，因此我們在磊晶中途將基板旋轉 180o，如此 一來低溫層的膜厚將不會是均勻，某些區域有可能超過膜厚一半(圖 3-1-1)。
因此我們在 N-face 研磨時，以長時間的 MP 研磨處理(>5hr)，移除低溫層的 可能部分，再以 CMP 拋光處理(圖 3-4-1)。
圖 3-4-1 磊晶過程中不均勻膜厚低溫層的去除
20
其定義為費米能階(Fermi level)和真空能階(vacuum level)之間的差。qχ 為半導體 的電子親和力(electrical affinity)，它是半導體能帶與真空能階之間的能量差。當金 輸主要是藉由多數載子(majority carrier)來完成。
在蕭基接面處於順向偏壓下，金屬中的電子受到能量激發而進入半導體的電 流，主要有四種機制(圖3-5-1)：
(1) 熱離子放射（thermionic emission），即能量高於蕭特基位障的載子越過接面 位障所產生的電流。
(2) 電子經由量子穿隧(tunnelling)機制，穿透能障，而進入半導體內。
(3) 在半導體空乏區（depletion region）內的電子電洞藉由復合
（recombination）機制所產生的復合電流。
(4) 在半導體中性區（neutral region）內的電子電洞藉由復合機制所產生的復合電 流。
21
22
（surface state）等效應的影響存在，使得電流傳導機制不全為熱離子放射，藉由 實際製作及量測蕭特基二極體的電流−電壓特性曲線並作圖，即可由其斜率與截 距計算出此二極體的理想因子n 及蕭特基位障ΦB。
蕭基二極體依據金屬與半導體之間的主要電流流動機制分為三種類型:
(1) 熱離子發射 (Thermionic emission,TE)
主要濃度約在摻雜濃度ND < (~ 1016cm-3)，在接面處的空乏區相當寬，電子較 難穿透位障。當位障較低時電子可經由熱離子發射克服能障而形成電流。
(2) 熱游離場發射 (Thermionic-field emission,TFE)
應用在( ~ 1016cm-3) < ND < ( ~ 1018cm-3)時，電子的能量略低於蕭特基能障，由 於穿隧效應，電子仍有機會穿透過能障而進入金屬，此時電子可經由熱游離或者 是穿隧效應來完成電子的移動形成電流。
(3) 場發射 (Field emission,FE)
在高摻雜之情況，ND > ( ~ 1019cm-3)，此時接面區的空乏區非常狹窄，雖然電 子的能量不足以克服蕭特基能障，但是經由穿隧效應，電子不論從金屬穿隧至半 導體或是由半導體穿隧至金屬都非常容易，此時電子主要都是利用穿隧效應來移 動。
23