【摘要】：氮化鎵高電子遷移率晶體管在高頻、高功率領(lǐng)域的優(yōu)良特性使得氮化鎵在射頻微波器件領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用市場(chǎng),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(duì)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(zhuǎn)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。刻蝕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(shí)間和溫度。小線寬的柵極制備工藝是器件制備中的關(guān)鍵,由于射頻器件的柵長(zhǎng)在亞微米、深亞微米甚至納米級(jí)別,傳統(tǒng)的紫外光刻由于波長(zhǎng)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(guān)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(zhǎng)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(jié)構(gòu)來降低柵電阻,從而降低對(duì)柵金屬高度的要求。針對(duì)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(duì)電子束光刻膠進(jìn)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(guān),文章介紹了柵金屬膜層對(duì)器件轉(zhuǎn)移特性的影響,并比較了不同尺寸器件的轉(zhuǎn)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(yīng),閾值電壓隨著柵長(zhǎng)的減小而減小,隨著源漏電壓的升高而下降,這些特性在設(shè)計(jì)柵長(zhǎng)為100nm以下的器件中表現(xiàn)尤為明顯,即為短溝道效應(yīng)。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN386
【圖文】：

圖 2-1 GaN HEMT 常開型器件結(jié)構(gòu)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(shí)現(xiàn)常關(guān)型，GaN 功率器件通常閾值電壓溝道不導(dǎo)通，當(dāng)柵極加到一定正偏壓時(shí)，溝道才會(huì)實(shí)現(xiàn)常關(guān)型器件有以下幾種方法。一是氟離子注入造常關(guān)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(shì)壘高度來耗盡二維電子?xùn)怕╇娏鬏^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(jié)構(gòu)，槽柵結(jié)構(gòu)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(duì)器件造成較大損傷，從而導(dǎo)致大的柵比較困難，難于重復(fù)實(shí)驗(yàn)，因此槽柵結(jié)構(gòu)常常會(huì)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(xué)工學(xué)碩士學(xué)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(huì)用到表面處理，光刻，刻蝕，金屬蒸鍍和，等離子體增強(qiáng)化學(xué)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(dǎo)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(guān)鍵工藝柵極金備及電子束光刻將在第 4 章中詳細(xì)介紹。GaN HEMT 射頻器件基本結(jié)構(gòu)的步驟如圖 3-1 所示：

發(fā)生嚴(yán)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(shè)計(jì)尺寸與實(shí)際尺寸對(duì)比設(shè)計(jì)尺寸(nm) 實(shí)際尺寸(nm)20 6260 101100 130200 240400 427

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6 本報(bào)見習(xí)記者 高雅麗;氮化鎵襯底晶片實(shí)現(xiàn)“中國(guó)造”[N];中國(guó)科學(xué)報(bào);2018年

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本文編號(hào)：2785632