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摘要本文介绍了利用B+、N+和F+离子注入实现AlGaN/GaN异质结结构的功率器件场区隔离。通过优化离子注入的离子种类、注入能量和注入剂量，获得了高温稳定性好的隔离效果。讨论了离子种类、注入能量、注入剂量和退火温度对离子注入所形成的高阻层电阻的影响，探讨了B+、N+和F+离子的隔离机制。22117
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关键词 功率器件 AlGaN/GaN 离子注入 隔离
毕业论文设计说明书（论文）外文摘要
Title Study on the ion implatation for
isolation of GaN power devices
Abstract
The isolation of AlGaN/GaN power devices using B+, N+ and F+ implantation has been reported in this paper. The effects of the implanting ions,implanting energy, implanting dose and annealing temperature on the field-region resistivity were studied, and the excellent isolation performance was achieved. The mechanisms of various ion implantations were also discussed.
Keywords power devices AlGaN/GaN ion implantation isolation
目 次
1 引言 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究现状 2
1.3 本论文的主要研究内容 5
2 离子种类对隔离的影响 5
2.1 材料结构及场区隔离测试结构介绍 6
2.2 离子注入模拟 7
2.3 离子注入实验 9
2.4 注入隔离实验结果 10
3 注入能量对隔离的影响 16
3.1 离子注入模拟 16
3.2 实验条件 17
3.3 实验结果 17
4 注入剂量对隔离的影响 23
4.1 实验条件 23
4.2 实验结果 23
结 论 30
致 谢 31
参考文献32
1 引言
1.1 研究背景
GaN材料已经成功地应用于LED产业，在RF无线应用领域也有十几年的研究发展。GaN基器件在RF领域的发展，为其在相对频率较低的功率开关器件方面的应用打下了基础。
随着社会的发展，环境和能源问题受到越来越多的重视。高的电源转换效率是实现绿色能源的关键，而开关器件是实现高能源转换效率的关键。目前，功率开关器件以硅基材料为主。功率开关器件的特点是：高击穿电压、低导通电阻、大电流、高工作温度、低开关损耗以及高开关速度[6]。目前，功率转换系统中功率开关器件还是以第一代半导体材料Si和第二代半导体材料GaAs为主。然而，随着功率开关器件的发展，Si基和GaAs基功率开关器件已经达到了材料本身的极限性能[6]。第三代宽禁带半导体材料氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）由于其优异的材料性能，受到广泛的关注。
表1-1 常见半导体材料物理参数[1,2]
材料 Si GaAs SiC GaN
禁带宽度Eg(eV) 1.10 1.42 3.26 3.39
相对介电常数εr 11.8 13.5 10.0 9.0
击穿电场EC(MV/cm) 0.3 0.4 3.0 3.3
热导率κ(W/k•cm) 1.5 0.5 4.5 1.3
电子迁移率μ(cm2/V•s) 1350 8500 700 1000~2000
电子饱和速度vsat(cm/s) 1×107 1.3×107 2.0×107 3.2×107