设计的AlGaN/GaN增强型HEMT所使用的外延材料从下到上为2英寸蓝宝石衬底，1.6umGaN缓冲层，1.2nmAlN成核层，非故意掺杂的5nmAlGaN势垒层（Al摩尔组分为0.33），和1.8nm的GaN帽层。不同于之前报道的使用RIE系统进行N2O等离子处理，我们实验中使用PECVD系统进行N2O等离子体处理以减小射频处理的功率，这样便能避免过处理造成的损伤。而且，PECVD能够提高工艺进行时的温度，能提高等离子体的活性，这对于器件的栅极处理时间是有利的。图1画出了N2O等离子体处理AlGaN/GaN增强型HEMT的工艺实现方法和剖面图。器件的关键工艺是在PECVD设备中进行N2O等离子体处理。在这个工艺中，使用的是SiN钝化层作为N2O等离子处理的掩膜，没有使用光刻胶作为处理的掩膜是因为光刻胶是有机物，在有氧气的等离子氛围中会与氧反应逐渐的减薄，并影响腔体的洁净度。
图1 N2O等离子体处理AlGaN/GaN增强型HEMT的工艺实现和剖面图
在栅极区域的SiN钝化层被打开后，将晶片放入PECVD腔体中。暴露的AlGaN栅极表面区域在N2O等离子氛围内进行处理，PECVD的腔体温度设为300℃，N2O流速为200sccm，腔体压强为600mT。尽管名义上的N2O流量和功率非常高，但是由于PECVD系统腔体中的上下电极板的距离相对较大，在等离子处理过程中感生的直流自偏置的电压值仅为35V。对比上下电极板距离很近的RIE系统，RIE在等离子处理的过程中，自感应的直流偏置电压可能会高至300V。当然应该说明的是，RIE系统设计的初衷就是希望得到较高的自偏压值，且自感应偏压还跟反应腔内的气体，流量等等相关，但是无论如何，PECVD腔体内感应出来的低偏压是离子轰击作用不强的表现。因此在PECVD系统N2O等离子处理工艺中的等离子对表面的轰击作用是较轻的。在工艺进行的过程中，漏极和源极的两端电流（Ids0）作为一个估计栅下区域2DEG耗尽情况的参量，对Ids0在特定的时间后进行测量。Ids0随工艺处理时间的增加而减小的趋势可以在图2中看到。值得注意的是Ids0在处理时间超过25分钟后几乎保持一个固定的值4mA/mm，这说明N2O等离子处理存在一个自终止的效应。
图2 无栅结构的漏源端电流Ids0与N2O等离子体处理时间关系
在完成等离子处理后，最后将Ni/Au/Ni的栅极金属通过电子束蒸发淀积到栅区域。N2O等离子体处理增强型器件的栅长为0.5um，栅源和栅漏间距分别为0.9um和2.6um。在同样的晶片相近的位置上，也同时制备了没有经过N2O等离子处理的耗尽型器件，耗尽型器件的栅长等尺寸和增强型一致。