高反射p型氮化鎵歐姆接觸之研究

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方啟鑫(Chi-Shin Fang) 查詢紙本館藏

畢業系所

電機工程學系

論文名稱

高反射p型氮化鎵歐姆接觸之研究
(Low-resistance ohmic contacts with high reflectivity on p-type GaN)

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摘要(中)

本篇論文研究將針對在p型氮化鎵(p–type GaN)材料上進行高反射率歐姆接觸電極之製作，將紫外光波段上有高反射率的金屬材料，鋁(Al)、銀 (Ag)應用於歐姆接觸電極合金中，在與傳統之p型氮化鎵歐姆接觸電極合金 Ni/Au 相比較，新的金屬合金材料不但可以得到低阻值的歐姆接觸，並且可以提供良好的反射率，極適合作為覆晶發光二極體高紫光反射率接觸電極之應用。
在我們製作電極之前，需先將鎂原子在p型氮化鎵薄膜材料中活化，使其呈現高導電性，活化條件為750℃、30分鐘時具有最高濃度，其值約為1.49×1017 cm-3。而我們嘗試的金屬組合中，Ni/Ag/Au、Pd/Al/Ti/Au、Pd/Pt/Al/Ti/Au、Pd/Ni/Al/Ti/Au都有不錯的電性表現，其特徵阻值(specific contact resistance)分別為1.28×10-3(ohm-cm2)、6.69×10-3(ohm-cm2)、9.58×10-3(ohm-cm2)、1.01×10-2(ohm-cm2)，而對應到370nm的反射率則分別為74%、75%、65%、70%。再針對反射率有上較佳表現的金屬組合探討其熱穩定性，其中Ni/Ag/Au、Pd/Al/Ti/Au、Pd/Pt/Al/Ti/Au有明顯變差的趨勢，因此我們結論為Pd/Ni/Al/Ti/Au為應用上較佳的金屬組合。

摘要(英)

In this letter, we reported a low-resistance, thermally stable and high-reflectivity Pd(3 nm)/Ni(2 nm)/Al(150 nm)/Ti(20 nm)/Au(30 nm) Ohmic contact to p-type GaN: Mg (1.5×1017 cm-3 ). The specific contact resistance of the contact is as low as 1.23×10-2 ohm-cm2. After 48 hours annealing in a N2 ambient at 500℃, the specific contact resistance keeps below 1.5 ×10-2 ohm-cm2. The effect of Ni barrier layer of improvement of thermal stability in Pd(3 nm)/Ni(2 nm)/Al(150 nm)/Ti(20 nm)/Au(30 nm) is proposed and discussed in this work. Reflectivity of Pd(3 nm)/Ni(2 nm)/Al(150 nm)/Ti(20 nm)/Au(30 nm) Ohmic contact in the wavelength range of 350 to 400 nm is about 70%, which is expected to be beneficial for the fabrication of high efficiency nitride-based ultraviolet flip-chip light-emitting diodes.

關鍵字(中)

★ 高反射
★ 歐姆接觸

關鍵字(英)

★ ohmic contact
★ reflectivity

論文目次

第一章介紹……………………………………………………………01
第二章金屬-半導體接面原理與實驗流程
2.1 歐姆接觸原理與傳輸線模型理論 …………………………03
2.2 p型歐姆接觸之半導體製程…………………………………09
2.2.1 試片表面清洗處理……………………………………10
2.2.2 p型氮化鎵材料活化 …………………………………11
2.2.3 黃光微影製程…………………………………………12
2.2.4 去除表面氧化層………………………………………13
2.2.5 蒸鍍金屬層及圖形剝離(lift off)…………………14
2.3 p型歐姆接觸及反射層的金屬選擇…………………………16
第三章電流-電壓特性分析與討論 …………………………………19
3.1 Ni/Ag/Au 金屬電極…………………………………………19
3.2 Ni/Al/Ti/Au 金屬電極 ……………………………………23
3.3 Pd/Ag/Au 金屬電極…………………………………………25
3.4 Pd/Al/Ti/Au 金屬電極 ……………………………………26
第四章反射率與熱穩定性探討………………………………………28
4.1 介紹 …………………………………………………………28
4.2 Ni/Ag/Au 金屬電極…………………………………………29
4.3 Pd/Al/Ti/Au 金屬電極 ……………………………………31
4.3.1 Pd/Pt/Al/Ti/Au 金屬電極……………………………33
4.3.2 Pd/Ni/Al/Ti/Au 金屬電極……………………………35
第五章結論……………………………………………………………41
參考文獻 ………………………………………………………………42

參考文獻

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指導教授

綦振瀛(Jen-Inn Chyi)

審核日期

2003-10-5

推文