GaN HEMT器件研制的主要工艺步骤

  本文所涉及的 GaN HEMT材料是采用MOCVD技术在4in半绝缘SiC衬底上生长的,外延层结构主要包括20nm厚的AlN成核层、2µm厚含Fe掺杂区的GaN缓冲层、1nm厚AlN插入层、20nm厚 AIGaN势垒层和2nm厚GaN帽层,AIGaN势垒层的A1组分为25%。
 
  典型的GaN制备工艺步骤:
  ·衬底清洗:(H2SO4:H2P04=3:1)中刻蚀约20min,去离子水冲洗,N2气吹干;
  ·衬底预热:800℃,暴漏在氨流中5-15min完成氨化;
  ·缓冲层AlN沉积:衬底温度800℃,铝源温度1070℃,氮源氨气的流量16SCCM;
  ·生长i-GaN:衬底温度降到700℃,镓源970℃,氨气流量35SCCM(5*E16cm-3);
  ·生长隔离层AlGaN:衬底温度800℃,Ga源温度970℃,Al源温度1070℃,氨气9SCCM,它可以阻止施主层掺杂的硅原子扩散进入沟道界面,同时提供N-AlGaN的生长条件;
  ·生长N-AlGaN:硅源温度1230℃。
典型的GaN制备工艺步骤 
 
 
  GaN HEMT器件的研制包括以下主要工艺步骤:
  (1)标准清洗工艺,采用有机、无机溶液清洗去除材料沾染的油脂、颗粒和氧化层,在此过程中可辅助超声清洗的方法,清洗之后在热氮气吹扫下用甩片机甩干。
GaN HEMT器件研制主要工艺步骤 
  (2)源漏欧姆接触工艺,由光刻形成源和漏欧姆接触区窗口,再由电子束蒸发多层金属,最后通过快速热退火工艺,使欧姆接触金属与半导体形成良好的合金。
 
  (3)器件隔离工艺,器件隔离工艺是为了使圆片上的各个器件在电学上相互隔开,互不影响。离子注入能量很高,为保护器件有源区,需要事先淀积一层SiN做保护层,离子注入区由光刻形成,注入离子为B+。
 
  (4)栅工艺,由光刻形成栅条窗口,再由电子束蒸发多层金属,通过剥离来完成栅的制作。
 
  当然,经过多年的技术发展, GaN HEMT器件结构不断改进,目前的GaN HEMT器件工艺远比上述工艺步骤复杂。

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