三五族半導體選擇性區域成長在元件上的應用

Abstract

三五族半導體選擇性區域磊晶成長(Selective epitaxial growth:SEG)技術是一種對於電子元件( Electronic)與光電元件(Optoelectronic device)整合( Integration)非常有用的新成長技術;而在元件尺 寸愈要求微小的今日,此種技術又可用於發展 新的微小元件結構,如:量子線(Quantum wire)或量 子盒(Quantum box).本計畫擬採用有機金屬化學汽 相磊晶(Metal-organic chemical vapordeposition)成長技 術來研究三五族半導體之選擇性區域成長(SEG). 概分以下二方面加以探討:(1)成長機制(Growth mechanism)之深入研究:本實驗挑選砷化鎵(GaAs)、 砷化銦鎵(InGaAs)及磷化銦鎵(InGaP)作為主要的材 料研究對象;分別研究其在砷化鎵晶片上,以SiO 或SiN作為光罩圖案(Masking pattern)時的選擇性磊 晶特性;並調整系統成長條件(溫度、成長壓力 、成長率),以達到最佳狀況選擇性磊晶;(2)異質 結構(Hetero-structure)之選擇性成長:本實驗擬於 砷化鎵晶片上選擇性成長砷化銦鎵/砷化鎵、 磷化銦鎵/砷化鎵異質結構,並研究在諸如:異質 接面場效電晶體、高電子遷移率電晶體或雷射 二極體等元件結構上的應用;(3)元件應用:本實 驗室提出一種結合自行對準(Self-aligned)及選擇 性成長(SEG)的金屬/絕緣層/半導體場效電晶體 結構.希望達到降低源極及汲極的串聯電阻,與 減少閘極漏電流,以提高元件特性.三五族半導 體之選擇性區域磊晶成長技術可使得特定的元 件結構成長在指定的區域;因此,不同功能、作 用的元件可經此技術整合在同一晶片上,使得 不同型態的積體電路結構在同一晶片上得以實 現.本實驗室的有機金屬化學氣相磊晶系統擁 有低壓成長、多樣的氣源供應及高溫的加熱能 力,系統功能不僅已符合研究選擇性區域成長 的基本條件,更有多種的磊晶材料系統可供選 擇.加以過去幾年本實驗室對砷化鎵、砷化銦 鎵及磷化銦鎵的研究結果,及82年度已開始對本 項領域進行研究,相信在國科會大力支持下,此 項重要且深具潛力的技術研究必可在國內繼續進行.