氮化鈦薄膜之光電特性與其在氮化鎵上歐姆接觸特性之研究

Abstract

本?文主要的研究方向是：採用濺鍍(sputtering)系統，以直流磁控濺鍍法(DC magnetron sputtering deposition)沉積氮化鈦(TiN)薄膜。所使用的製程氣體為氬氣(Argon)，並以氮化鈦(TiN)作為濺鍍靶材(target)，進行濺鍍反應後，生成氮化鈦(TiN)薄膜。基材為切割後的藍寶石基板(Al2O3，sapphire)與 n 型氮化鎵(n-GaN)試片，氮化鈦(TiN)薄膜則在基材上生成。 利用快速升溫熱爐管系統(Rapid thermal anneal，RTA)來進行退火，在氮氣(Nitrogen)環境下經過?同溫?與持溫時間熱處?後，對其光電與結構特性作一系?之研究，並研究氮化鈦(TiN)薄膜在 n 型氮化鎵(n-GaN)上之歐姆接觸(Ohmic contact)的特性與蕭特基能障高度(Schottky barrier height，SBH)的變化。 由實驗結果得知，使用濺鍍?率 100W 所沉積厚度為 60nm 的氮化鈦(TiN)薄膜，經由快速升溫熱爐管系統(RTA)在氮氣環境下 900℃ 熱處? 60 秒後，氮化鈦(TiN)薄膜有較低的電阻?為 1 25E-2(ohm-cm)，其載子濃?提高為 6 93E21(1/cm3)，在 510nm 之綠光波段具有 70% 以上之穿透?，且沉積在藍寶石基板(sapphire)上之氮化鈦(TiN)薄膜其熱穩定性?好。 然後將氮化鈦(TiN)薄膜沉積在 n 型氮化鎵(n-GaN)試片上研究其歐姆接觸特性，雖然將氮化鈦(TiN)薄膜直接沉積在 n 型氮化鎵(n-GaN)試片上無法得到線性之歐姆接觸(Ohmic contact)特性，但是利用快速升溫熱爐管系統(RTA)來進行退火，可以有效?低氮化鈦(TiN)薄膜與 n 型氮化鎵(n-GaN)試片之間的蕭特基能障高度(SBH)，並成?改善其歐姆接觸(Ohmic contact)特性，然而經過快速升溫熱爐管系統(RTA)在氮氣環境下 800℃ 熱處? 90 秒後，氮化鈦(TiN)薄膜的蕭特基能障高度(SBH)從原本未退火前的 0 513eV 降低為 0 454eV 有顯著地改善，且經過快速升溫熱爐管系統(RTA)在氮氣環境下 900℃ 熱處? 60 秒後，其傳輸線模型(Transmission line model，TLM)之特徵接觸電阻值(ρc)降低為 1 44E-2(Ω－cm2)，有助於日後將氮化鈦(TiN)薄膜應用在相關之光電與半導體元件上。 關鍵字：直流磁控濺鍍；氮化鎵；氮化鈦；蕭特基能障；歐姆接觸

Date of Award	2014 Sept 3
Original language	Chinese
Supervisor	Wei-Chi Lai (Supervisor)