【摘要】：氮化鎵高電子遷移率晶體管在高頻、高功率領域的優(yōu)良特性使得氮化鎵在射頻微波器件領域具有廣泛的應用市場,因此提高器件的頻率特性、輸出電流大有所益。文章介紹了氮化鎵高電子遷移率晶體管的基本工作原理,基本制備工藝,并分析了工藝對器件性能的影響。氮化鎵高電子遷移率晶體管的工藝步驟主要分為隔離區(qū)制備、源漏區(qū)歐姆接觸制備、柵極金屬制備、器件鈍化、鈍化層開孔、器件PAD制備。其中光刻工藝和清洗工藝貫穿到器件制備工藝的每一步,光刻工藝直接影響到工藝圖形化轉移的精確度,清洗工藝則影響到器件的表面態(tài)密度,都十分重要�？涛g工藝主要用于隔離區(qū)制備、鈍化層開孔等工藝步驟,快速熱退火工藝用于源漏區(qū)歐姆接觸的制備,工藝中需要精確控制刻蝕的深度和退火的時間和溫度。小線寬的柵極制備工藝是器件制備中的關鍵,由于射頻器件的柵長在亞微米、深亞微米甚至納米級別,傳統(tǒng)的紫外光刻由于波長限制無法滿足這樣的線寬需求,因此柵極制備需要使用電子束光刻來定義柵極圖案。電子束光刻膠的厚度與可曝光線寬大小存在折衷關系,因此電子束光刻膠的分辨率、深寬比直接影響到器件的最小柵長和柵金屬厚度。為了提高器件性能,可以選用高深寬比、高分辨率的電子束光刻膠,也可以通過制備T柵結構來降低柵電阻,從而降低對柵金屬高度的要求。針對電子束光刻膠在金屬蒸鍍過程中的剝落問題,文中提出了提高金屬蒸鍍速率和對電子束光刻膠進行氟等離子體處理這兩種有效的解決方法。器件的性能與工藝直接相關,文章介紹了柵金屬膜層對器件轉移特性的影響,并比較了不同尺寸器件的轉移特性、閾值電壓、輸出特性以及頻率特性。文章以T型柵器件為例分析了器件的短溝道效應,閾值電壓隨著柵長的減小而減小,隨著源漏電壓的升高而下降,這些特性在設計柵長為100nm以下的器件中表現(xiàn)尤為明顯,即為短溝道效應。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN386
【圖文】：

圖 2-1 GaN HEMT 常開型器件結構示意圖 GaN 功率器件，常開型器件不利于節(jié)能，安全性也件通常要實現(xiàn)常關型，GaN 功率器件通常閾值電壓溝道不導通，當柵極加到一定正偏壓時，溝道才會實現(xiàn)常關型器件有以下幾種方法。一是氟離子注入造常關型 GaN HEMT 器件，通過在柵極下方的 A陷阱，提高柵區(qū)域的有效勢壘高度來耗盡二維電子柵漏電流較小，但是閾值電壓不夠高，且由于氟離不夠好。二是常用的槽柵結構，槽柵結構是通過減厚度，從而耗盡柵極下方的二維電子氣，而源漏和而槽柵刻蝕對器件造成較大損傷，從而導致大的柵比較困難，難于重復實驗，因此槽柵結構常常會搭淀積一層絕緣層來抑制柵漏電流，常用的絕緣層有厚度影響著柵漏電流的大小，需要優(yōu)化。槽柵 MI擊穿電壓，以及較高的閾值電壓。但是槽柵 MIS H

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文第 3 章 GaN HEMT 器件工藝制備的基本步驟GaN HEMT 的工藝制備主要會用到表面處理，光刻，刻蝕，金屬蒸鍍和，等離子體增強化學氣相沉積等工藝步驟。在本研究階段，制備 GaN HE件所使用的都是晶湛半導體有限公司的 Si 基 AlGaN/GaN 外延片。本章將按器件制備的工藝順序來介紹器件制備的基本流程，其中關鍵工藝柵極金備及電子束光刻將在第 4 章中詳細介紹。GaN HEMT 射頻器件基本結構的步驟如圖 3-1 所示：

發(fā)生嚴重的過顯影，為保證同一批 EBL 中不同線寬柵極完全顯影，適度的過曝光和過顯影是必要的。表 4-1 不同線寬的電子束曝光劑量線寬(nm) <50 50-100 >100曝光劑量(μC/cm2)1600 1200 880表 4-2 電子束曝光設計尺寸與實際尺寸對比設計尺寸(nm) 實際尺寸(nm)20 6260 101100 130200 240400 427

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