2017年11月1日，由國家半導體照明工程研發及產業聯盟、第三代半導體產業技術創新戰略聯盟、北京市順義區人民政府主辦的第十四屆中國國際半導體照明論壇暨 2017 國際第三代半導體論壇開幕大會在北京順義隆重召開。會期兩天半，同期二十余場次會議。2日上午，由中國電子科技集團第十三研究所和專用集成電路重點實驗室共同協辦的“氮化鎵功率電子器件”技術分會上，來自中國科學院半導體研究所固態照明研發中心張連分享“選擇區域生長AlGaN/GaN異質結雙極晶體管的n-AlGaN發射器”研究報告。

　　張連表示，GaN基異質結雙極晶體管（HBT）具有本征優點，例如更高線性度，常關工作模式和更高的電流密度。然而，其發展進度緩慢。一個主要問題是由低自由空穴濃度引起的基極層的低導電性，以及外部基極區域的等離子體干蝕刻損傷。雖然一些研究人員使用選擇性區域再生來減輕基層的損害，但工作后沒有顯著的進步。最常見的因素之一是難以獲得高質量的選擇性區域再生長基底層和發射極層。通過使用選擇性區域生長報告了藍寶石上的AlGaN / GaN異質結雙極晶體管（HBT），再生長的n-AlGaN發射極金屬有機化學氣相沉積法（MOCVD）。

 

　　通過MOCVD生長A100nm p-GaN /0.5μm未摻雜GaN /1μmn + -GaN外延晶片。在p-GaN基層上進行的霍爾測量顯示空穴濃度為9.8×1017 / cm3，遷移率為14.1cm2 / V.s。在晶片上沉積200nm厚的SiO 2掩模層，并對選擇區域生長發射體進行圖案化。然后將晶片重新裝載到反應器中，以在980℃下生長n-AlGaN發射極層。

　　張連介紹說，根據高分辨率X射線衍射（HR-XRD）結果，Al組分為約7.9％。通過掃描電子顯微鏡（SEM）測量重新生長的n-AlGaN的厚度為約70nm。可以清楚地觀察到原子平坦的臺階和階梯結構。 RMS的值為0.198nm，掃描面積為2×2μm2，表明再生長的n-AlGaN具有較高的晶體質量。

 

　　p-GaN基層顯示出顯著改善的歐姆特性。我們通過使用選擇性區域再生方法將良好的歐姆特性歸因于消除p-GaN基蝕刻工藝。通過傳輸長度測量（TLM）I-V曲線計算，p-GaN基層的Rs和ρc分別為約88.9KΩ/ sq和5.22×10-6Ω.cm2。

 

　　測量發射極面積為60×60μm2的再生長AlGaN / GaN HBT芯片。在Gummel曲線圖中，VBE = 10V時，β（β= IC / IB）達到最大值9。在共發射極IV族曲線中，施加的偏壓覆蓋0至20V的范圍，并且基極電流在600μA步長的范圍內，介于0.5和10.1 mA之間。在VCE = 10V時，達到最大JC為1.51 kA / cm2。在VCE = 20V時功率密度也達到30kW / cm2。因此，顯然使用選擇性區域再生法有利于實現高頻HBT。然而，通過優化p-GaN基極和再生長的n-AlGaN發射極層之間的界面質量，很大可能實現相關器件。（根據現場速記整理，如有出入敬請諒解！）