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研究生： 邱繼廣
Chi-Kuang Chiu
論文名稱： 氮化鋁保護層應用於離子佈植活化之研究
AlN capping layer for ion implantation
指導教授： 紀國鐘
Gou-Chung Chi
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 理學院 - 物理學系
Department of Physics
畢業學年度： 91
語文別： 中文
論文頁數： 43
中文關鍵詞： 保護層 、離子佈植 、氮化鋁
外文關鍵詞： ion implantation, AlN, aluminum nitride, capping layer
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    • 由於金屬有機化學氣相沈積法成長氮化鎵的溫度為1050℃，氮化鎵材料在離子佈植後的快速熱退火處理中，材料表面的氮會因為高於成長溫度的快速熱退火處理而裂解，使得氮化鎵材料表面被破壞，影響材料的物理參數。本論文中在氮化鎵材料表面成長一層氮化鋁做為保護層，以期在快速熱退火處理過程中，防止氮化鎵材料表面氮的裂解。另外以霍爾量測比較氮化鎵有無成長保護層，在離子佈植活化後對於電性的改變。
    在實驗中發現，成長氮化鋁保護層時，加熱氮化鎵基板，氮化鋁與氮化鎵的附著性較佳，經過熱退火處理後，氮化鋁保護層仍能覆蓋在氮化鎵材料上，達到保護的效果。
    利用離子佈植的方式在p型氮化鎵材料中摻雜以矽離子，再以快速熱退火對摻雜的雜質活化，可使p型氮化鎵轉換成n型。進行霍爾量測，得到未加氮化鋁保護層的氮化鎵試片，載子濃度為-3.73x1013 cm-2，有氮化鋁保護層的試片，載子濃度提升為-1.02x1014 cm-2，活化率由3.7％提升至10％。

    In this thesis, we deposited an AlN capping layer on GaN to prevent the decomposition of GaN surface. GaN films were grown by MOCVD at about 1050℃. In the thermal annealing process after ion implantation, the temperature higher than 1050℃ will cause the decomposition of GaN surface. By using the Hall measurement, we compared the electrical properties of GaN with AlN capping layer and without capping after thermal annealing.
    The 28Si+ implantation into p-type GaN followed by thermal annealing will makes the electrical properties transform from p-type to n-type. In the Hall measurement results, the GaN without capping has carrier concentration about 3.73x1013 cm-2, and the GaN with capping layer has carrier concentration about 1.02x1014 cm-2. Activation efficiency was improved from 3.7% to 10%.
    If the GaN substrates were heated during deposition process, then the adhesion of AlN films on GaN will be better to get improvement for protection on GaN surface.

    摘要......................................................I 致謝.....................................................II 目錄....................................................III 表目錄...................................................IV 圖目錄....................................................V 第一章 導論...............................................1 第二章 實驗原理與實驗裝置.................................2 2-1 雜質的摻雜 2-2 離子佈植的基本理論 2-2.1 離子佈植的分佈及範圍 2-2.2 脫序 2-2.3 退火 2-2.4 通道理論 2-3 離子佈植系統 2-4 濺鍍機 2-5 能散分析儀(EDS) 2-6 X-ray繞射 2-6.1 X-ray繞射之基本理論 2-6.2 X-ray繞射之量測裝置 2-7 霍爾量測 2-7.1 霍爾量測實驗原理 2-7.2 霍爾量測實驗裝置 第三章 氮化鋁保護層之成長與特性分析......................12 3-1 氮化鋁薄膜成長 3-2 氮化鋁薄膜之成分分析 3-3 氮化鋁薄膜之折射率 3-4 氮化鋁薄膜之X-ray繞射分析 3-5 討論 第四章 氮化鋁保護層應用於離子佈植活化....................15 4-1 製程 4-1.1 離子佈植 4-1.2 熱退火 4-1.3 蝕刻氮化鋁保護層 4-1.4 製作接觸電極 4-2 量測結果與討論 第五章 結論與未來展望....................................18 參考資料.................................................36

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