GaN基p-i-n型紫外探测器钝化工艺研究
CSTR:
作者:
作者单位:

(1. 上海理工大学 理学院, 上海 200093;2. 中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083;3. 中国科学院大学, 北京 100049)

作者简介:

杨富城(1998-),男,辽宁省营口市人,硕士生,主要从事GaN/AlGaN基紫外探测器方面的研究;

通讯作者:

中图分类号:

TN23

基金项目:

国家重点研发计划项目(2021YFA0715501).通信作者:许金通 E-mail:xujintong@mail.sitp.ac.cn


GaN-based p-i-n Type UV Detector Passivation Process Study
Author:
Affiliation:

(1. Shanghai University of Technology College of Science, Shanghai 200093, CHN;2. Shanghai Institute of Technology Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200083, CHN;3. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, CHN)

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    摘要:

    钝化层膜系的选择及其工艺的优化对降低GaN基紫外探测器的漏电流和提升其可靠性是至关重要的。文章采用多种钝化层:等离子体增强化学气相沉积生长的Si3N4 (PECVD-Si3N4)、电感耦合等离子体化学气相沉积生长的Si3N4 (ICPCVD-Si3N4)和SiO2 (ICPCVD-SiO2)以及等离子原子层沉积生长的Al2O3 (PEALD-Al2O3),分别制备了GaN基金属-绝缘体-半导体(MIS)器件,并对MIS器件的电流-电压(I-V)和电容-电压(C-V)特性进行了对比研究。采用PECVD-Si3N4作为钝化层的GaN基MIS器件具有较低的漏电流;在双层PECVD-Si3N4钝化层中插入PEALD-Al2O3薄膜可以进一步降低界面态密度:平均界面态密度从3.94×1013eV-1·cm-2降低到3.52×1011eV-1·cm-2。利用这种“三明治结构”钝化膜,制作p-i-n型GaN基紫外雪崩探测器,与单层膜系的探测器相比,在113V反向偏压下的暗电流从3.73×10-8A降至3.34×10-8A。

    Abstract:

    In order to reduce the leakage current and improve the reliability of GaN-based UV detectors, the selection of the passivation layer film system and the optimization of its process are crucial. In this paper, GaN-based metal-insulator-semiconductor (MIS) devices were prepared using the following passivation layers:Si3N4 grown by plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD), Si3N4 and SiO2 grown by inductively coupled plasma chemical vapor deposition (ICPCVD), and Al2O3 grown by plasma atomic layer deposition (PEALD), respectively. The current-voltage (I-V) and capacitance-voltage (C-V) characteristics of the devices were studied comparatively. It is found that when the PECVD-grown Si3N4 was used as the passivation layer, it has a lower leakage current in GaN-based MIS devices; by introducing a layer of PEALD-grown Al2O3 into the double-layer PECVD-grown Si3N4 passivation layer, the interfacial state density is further reduced:the average interfacial state density decreases from 3.94×1013eV-1·cm-2 to 3.52×1011eV-1·cm-2. Using this passivation film with "sandwich structure", a p-i-n type GaN-based UV avalanche detector was fabricated. The dark current at 113V reverse bias is reduced from 3.73×10-8A to 3.34×10-8A compared with the detector of the Si3N4 film system without PEALD-grown Al2O3.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

杨富城,杨帆,许金通. GaN基p-i-n型紫外探测器钝化工艺研究[J].半导体光电,2023,44(6):895-900. YANG Fucheng, YANG Fan, XU Jintong. GaN-based p-i-n Type UV Detector Passivation Process Study[J].,2023,44(6):895-900.

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  • 收稿日期:2023-08-28
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  • 在线发布日期: 2023-12-27
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