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研究生:黃元昌
研究生(外文):Yuan-Chang Huang
論文名稱:空乏型/增強型異質結構高電子遷移率場效電晶體製作與硫化披覆特性分析與應用
論文名稱(外文):The Investigation of Depletion / Enhancement Mode pHEMTs and Various Sulfur Passivation Technology
指導教授:邱顯欽
指導教授(外文):Hsien-Chin Chiu
學位類別:碩士
校院名稱:長庚大學
系所名稱:電子工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:76
中文關鍵詞:異質接面高速移導率場效電晶體元件五硫化二磷小訊號參數電晶體電晶體空乏型差異性增強型訊號
外文關鍵詞:(NH4)2Sxpulsed IVP2S5pHEMT
相關次數:
  • 被引用被引用:1
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論文首先介紹空乏區與增強型異質接面高速移導率場效電晶體元件製作及量測結果及元件小訊號模型之建立。之後分析硫化過後的砷化鎵的物理化學及電性的結果,並探討單純的硫化銨溶液與硫化銨加五硫化二磷兩者之間的差異性。且之後應用在異質接面高速移導率場效電晶體元件,分析硫化之後的電晶體直流、高頻、小訊號參數以其功率的差異和經由pulsed IV比較了解兩者缺陷多寡。藉由這些量測分析硫化對元件的影響。
The paper first introduced the Depletion/Enhancement Mode pHEMT the gauging result and the part small signal model.
Afterwards will analyze curing from now on gallium arsenide the physical chemistry and the electrical result, and will discuss the pure ammonium surface solution and the ammonium surface adds between P2S5 anhydride both the difference.
Also applies afterwards in the neterogeny Heterostructure Pseudomorphic high electron mobility transistor after the analysis curing transistor current , high frequency, how much the small signal parameter finds out both flaw by its power difference and by way of the pulsed IV comparison. Because of these gauging analysis curing to part influence.
目 錄
指導教授推薦書 i
口試委員會審定書 ii
授權書 iii
誌謝 iv
中文摘要 v
英文摘要 vi
目錄 vii
第一章 緒論 1
§1.1簡介 1
§1.2論文架構 5
第二章 E/D MODE pHEMT元件製作與量測結果 6
§2.1原理簡介 6
§2.2元件製程 6
2.2.1 歐姆接觸 (Ohmic Contact) 6
2.2.2元件隔離蝕刻 (MESA isolation) 8
2.2.3 金屬連接線與閘極掘入(gate recess)以及蕭特基接觸 10
2.2.4 SiO2 鈍化層(SiO2 passivation) 11
§2.3 量測結果與分析 13
2.3.1 空乏型 pHEMT量測結果與分析 13
2.3.2 增強型 pHEMT量測結果與分析 15
2.3.3 空乏型與增強型 pHEMT 功率量測結果與比較 17
§2.4空乏型與增強型 pHEMT小訊號參數萃取與分析 24
2.4.1 簡介 24
2.4.2 理論分析 24
2.4.3 外部寄生元件參數的決定 26
2.4.4 Cold FET量測萃取外部元件參數 28
2.4.5 內部本質元件的決定 33
2.4.6 內部本質元件的萃取討論 38
§2.5 結語 39
第三章 砷化鎵硫化物理分析 40
§3.1表面鈍化方式 40
§3.2原子力顯微鏡分析(AFM) 41
§3.3 ESCA(XPS)成分及鍵結型態分析 44
§3.4二次離子質譜儀(SIMS) 49
3.4.1 SIMS元素成分濃度縱軸分析 50
§3.5光激螢光法分析數據 52
§3.6硫化霍爾量測 54
§3.7總結 55
第四章 異質結構高速電晶體硫化製程分析 56
§4.1 異質結構高電子遷移率場效電晶體硫化式 56
§4.2 異質結構高電子遷移率場效電晶體硫化製程 57
§4.3 硫化異質結構高電子遷移率場效電晶體量測分析 58
4.3.1硫化異質結構高電子遷移率場效電晶體直流交流量測 58
§4.4 硫化異質結構高電子遷移率場效電晶體功率量測 65
§4.5 硫化異質結構高電子遷移率場效電晶體 Pulsed IV量測結果 67
§4.6 硫化異質結構高電子遷移率場效電晶體小訊號萃取 70
§4.7 結語 71
第五章 結論 73
參考文獻 75









圖目錄
圖1-1 平衡狀態AlGaAs/InGaAs/AlGaAs雙異質接面能帶圖 3
圖1-3 不同材料的能帶與晶格常數之關係圖 4
圖2-1 為歐姆接觸製程示意圖 8
圖2-2 元件隔離蝕刻製程步驟 9
圖2-3 元件金屬連接線與閘極掘入以及蕭特基接觸製程步驟 11
圖2-4 元件保護層製程步驟 12
圖2-5 增強型 (a) Ids-Vds 與(b)Ids-Vds-gm 特性曲線圖 14
圖2-6 表示空乏型之高電子遷移率場效電晶體蕭特基二極體特性 14
圖2-7 空乏型(a) Ids-Vds 與(b)Ids-Vds-gm 特性曲線圖 16
圖2-8 表示空乏型之高電子移導率場效電晶體蕭特基二極體特性 16
圖2-9 為空乏型與增強型電晶體的(a) Ids-Vds 19
圖2-10 為空乏型與增強型電晶體的(b)Ids-Vds-gm 19
圖2-11 空乏型功率曲線圖 21
圖2-12 增強型功率曲線圖 21
圖2-13 空乏型與增強型最大功率附加效率 21
圖2-14 空乏型與增強型最大輸出功率 22
圖2-15 空乏型與增強型功率增益 22
圖2-16 空乏型與增強型輸入功率-閘極電流圖 23
圖2-17 空乏型與增強型功之Flicker Nois 23
圖2-18 等效電路分成三個串聯區塊G、Is、D,以利 [abcd] 矩陣的計算 26
圖2-19 Rs萃取示意圖 27
圖2-20 不同汲極電流對順向偏壓下閘極電流曲線圖 28
圖2-21 在順向偏壓下R-C網路的分佈圖 30
圖2-22 pHEMT元件在順向偏壓下的小訊號模型 31
圖2-23 Z參數之虛數部分與頻率之關係圖 31
圖2-24 Z11之實數部份與閘極電流之關係圖 32
圖2-25 小信號等效電路分成G、IS、D三個串聯區塊 34
圖2-26 Is等效電路分成IFET及 ST兩個區塊 35
圖2-27 本質元件等效電路圖 36
圖3-1 (a)未做任何處理 2D與(b)未做任何處理 3D 41
圖3-2 (a) (NH4)2SX Sulfur time 6M 2D與圖3-2(b) (NH4)2SX Sulfur time 6M 3D 42
圖3-3 (a) (NH4)2SX Sulfur time 30M 2D 與圖3-2(b) (NH4)2SX Sulfur time 30M 3D 42
圖3-4 (a) P2S5/(NH4)2SX Sulfur time 6M 2D 與圖3-2(b) P2S5/(NH4)2SX Sulfur time 6M 3D 43
圖3-5 (a) P2S5/(NH4)2SX Sulfur time 30M 2D 與圖3-2(b) P2S5/(NH4)2SX Sulfur time 30M 3D 43
圖3-6 未做任何處理與經過硫化處理 S2p XPS能譜圖 45
圖3-7 未做任何處理與經過硫化處理 P2p XPS能譜圖 46
圖3-8 未做任何處理與經過硫化處理As3d XPS能譜圖 47
圖3-9 未做任何處理與經過硫化處理Ga3d XPS能譜圖 48
圖3-10 未做任何處理與經過硫化處理鎵元素濃度縱軸分析 50
圖3-11 未做任何處理與經過硫化處理氧元素濃度縱軸分析 50
圖3-12 未做任何處理與經過硫化處理硫元素濃度縱軸分析 51
圖3-13未做任何處理與經過硫化處理磷元素濃度縱軸分析 51
圖3-14未做任何處理與經過硫化處光激螢光法 54
圖4-1 實驗方式有四種方式製程示意 57
圖4-2 不同方式硫化異質結構高電子遷移率場效電晶體i-v曲線 59
圖4-3 不同方式硫化異質結構高電子遷移率場效電晶體電流以及轉導特性曲線圖 61
圖4-4 不同方式硫化異質結構高電子遷移率場效電晶體蕭特基二極體特性 62
圖4-5 分別為四種不同硫化方式異質結構高電子遷移率場效電晶體功率曲線圖 66
圖4-6 分別為四種不同硫化方式異質結構高電子遷移率場效電晶體 Flicker Noise 67
圖4-7 不同方式硫化異質結構高電子遷移率場效電晶體不同脈波量測結果 68



















表目錄
表2-1 溫增強型和空乏型電晶體霍爾量測圖表 13
表2-2 退火前後門檻電壓 15
表2-3空乏型與增強型直流與交流分析 20
表2-4 外部寄生參數萃取值 32
表2-5空乏型/增強型pHEMT之內部元件參數比較 38
表3-1 不同硫化原子力顯微鏡 41
表3-2 相關儀器之解析度 49
表3-3 未做任何處理與經過硫化處理霍爾量測 54
表4-1 不同方式硫化異質結構高電子遷移率場效電晶體的直流及交流特性圖表 64
表4-2 不同方式硫化異質結構高電子遷移率場效電晶體內部參數 71
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