《炬丰科技-半导体工艺》紫外线对 AlN 导电性的影响

书籍：《炬丰科技-半导体工艺》
文章：紫外线对 AlN 导电性的影响
编号：JFKJ-21-1175
作者：华林科纳

在活化退火过程中使用紫外(UV)照明提高了植入硅氮化铝(AlN)的自由电子浓度和电导率。 AlN具有6.1eV的超宽带隙，对于高功率和高压电子具有吸引力，在_{200nm波长范围内具有深紫外光电子的潜力。宽带隙材料在实现高导电性方面具有挑战性。提高AlN的电导率包括降低螺纹位错和铝空位-硅(VAl-nSi)配合物的密度。这些缺陷通过捕获电子，即浅层}70meV供体态的“自补偿”，降低了电导率，从而降低了硅作为掺杂剂的有效性。
紫外照明被设计为产生过量的少数载流子，其存在使VAl-nSi配合物的形成能向上移动，降低其密度。空穴的产生需要能量高于6.1eV带隙(即波长小于200nm)的紫外光子。该技术的理论名称是“缺陷准费米能级”(dQFL)控制。
使用了低位错密度小于103/cm2的AlN基质。由物理蒸汽运输(PVT)生长的AlN加工而成。采用富氮金属有机化学气相沉积法(MOCVD)添加同外延AlN层。n型掺杂是通过在100keV能量下加入1014个原子/cm2的硅离子注入。在注入过程中，AlN衬底在7°处倾斜，以避免离子容易通过晶格结构中排列的间隙而产生的沟道效应。
在1200Torr压力下，1200°C退火2小时，激活掺杂。该温度被认为是较低的，低于系统达到热力学平衡所需的值。样品用来自1kW汞氙灯的紫外光照明。紫外照明降低了中间隙光致发光（图1），表明在植入后退火过程中，成功地抑制了补偿性VAl-nSi点缺陷的产生。
电气测量的联系人是电子束蒸发的钒/铝/镍/金。接触点在850°C的氮气中沉积一分钟后进行退火。

在300K（室温）和725K之间的温度范围下，测量了在不同样品下退火的样品的电导率（图2）。与在相同温度下没有紫外线退火的样品相比，紫外线退火的样品在整个温度范围内的电导率提高了30倍。更高的退火脾气更接近“平衡”表现出更差的技术重点：宽带隙材料半导体今天化合物和进步硅卷。www.semiconductor-today.com72带隙上照明增强了植入后的退火过程，提高了30倍的电导率。紫外线照射的AlN电导率图1。在没有（红色）和（蓝色）紫外光照射下退火的Si植入AlN的室温光致发光光谱。随着室温的接近。
利用电导率的温度依赖性，估计了紫外照射样品的补偿率为0.2，而在1200°C下退火的样品的补偿率为0.9。由于植入物给出的高斯给体浓度和流动性随深度而变化，因此室温霍尔测量并不能给出可靠的结果。因此，我们进行了热探针的交流测量。在400°C以上的温度下，自由电子浓度估计为5x1018/cm3(假设平均超过200nm层)，迁移率为1cm2/V-s。载玻片浓度为~1x1014/cm2，接近硅剂量。
虽然离子注入证明AlN在室温下电导率超过1/Ω-cm的电导率，但尽管补偿比较低，但测量的载流子迁移率比外延掺杂低100倍。未经紫外线退火的样品1200°C具有类似流动性的板材载流子浓度~1x1013/cm2。低迁移率显然是人们想要进一步的信息，希望它能得到改进，甚至允许更高的电导率。

标签：AlN,样品,导电性,退火,电导率,紫外线,cm2
来源： https://blog.csdn.net/jfkj2021/article/details/121950248