液相沉積二氧化矽氧化層在氮化鎵上的電特性探討 林東慶、黃俊達

液相沉積二氧化矽氧化層在氮化鎵上的電特性探討 林東慶、黃俊達

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摘 要

在此研究中，利用液相沉積法在n型氮化鎵上成長二氧化矽薄膜，使用的是過飽和的六氟矽酸(H2SiF6)水溶液與稀釋過後的 硼酸(H3BO3)水溶液於室溫下成長高品質的閘極氧化層。在薄膜沉積過程中，我們可以利用六氟矽酸與硼酸溶液依照不同 比例混合及對溫度的改變來控制二氧化矽薄膜的成長速率。再利用RTA爐管分別對LPD閘極氧化層進行700℃、 800℃、

900℃退火5分鐘的退火條件以及氮氣下與真空下的退火環境，更進一步對LPD閘極氧化層改善其電特性，例如:崩潰電壓、

固定電荷密度、介面陷入密度…等。 我們可利用I-V與C-V解釋其電特性，以及利用EDX得知LPD閘極氧化層的成分，再 利用化學分析電子束ESCA及SIMS去解釋退火後現象的材料分析。

關鍵詞 : 氮化鎵 ; 液相沉積 ; 固定電荷密度 ; 介面陷入密度 目錄

封面內頁 簽名頁 授權書... iii 中文摘要... iv 英文摘要... v 誌謝... vi 目錄... vii 圖目錄... x 表目

錄... xiii 第一章 緒論... 1 第二章理論... 4 2.1 金屬-氧化層-半 導體 (MOS)... 4 2.1.1 簡介... 4 2.1.2 氮化鎵薄膜之製程... 4 2.1.3 MOS基本元 件... 5 2.2 LPD-SiO2簡介... 6 2.3 MOS 電容器電容－電壓特性分析... 8 2.3.1 簡 介... 8 2.3.2 氧化層電荷... 11 2.3.3 遲滯電壓（△VH）... 14 2.3.4 理想電 容－電壓曲線... 15 2.3.5歐姆接觸... 17 2.3.6 閘極氧化層薄膜介電性質... 17 第三章 MOS的製作流程及量測儀器介紹... 19 3.1 簡介... 19 3.2 MOS製作流程... 20 3.2.1 基板的清洗步驟及沉積參數... 20 3.2.2 在GaN基板上以LPD成長二氧化矽... 21 3.2.3 LPD製作方 法... 21 3.2.4 蒸鍍歐姆接觸之Ti/Al金屬... 23 3.2.5 在閘極氧化層上蒸鍍鋁... 24 3.3 膜厚 量測... 24 3.4 X-Ray繞射分析... 25 3.5表面平坦度量測... 25 3.6 場發射掃 瞄式電子顯微鏡(FE-SEM) ... 26 3.7 能量散佈分析儀(EDS)... 27 3.8化學分析電子儀分析或X光光電子能譜 圖 （ESCA or XPS）... 27 3.9 AES深度剖面圖... 28 3.10 二次離子質譜

儀(SIMS)... 29 第四章 實驗結果與討論... 30 4.1 LPD-SiO2閘極氧化層的厚度及XRD量測結果...

30 4.2 LPD-SiO2閘極氧化層的ESCA 材料分析... 30 4.3 LPD-SiO2閘極氧化層的SIMS材料分析... 31 4.4 LPD-SiO2/

氮化鎵的I-V電特性研究... 32 4.5 Al/LPD-SiO2/(Ti/Al)的電容特性研究... 33 第五章 結論... 35 參考文獻... 36

參考文獻

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