一个新的原子级后蚀刻表面增强工艺,用于高性能GaN门HEMT的制造
Luyu Wang1, Penghao Zhang1, Kaiyue Zhu2
1State Key Laboratory of ASIC and System, Shanghai Institute of Intelligent Electronics & Systems, School of Microelectronics, Fudan University, Shanghai 200433, China.
Nanomaterials (Basel, Switzerland)
|August 26, 2023
概括
一种新的蚀刻后表面增强 (PESR) 工艺修复了p-GaN表面的损坏. 这种方法显著提高了p-GaN门HEMT的性能和可靠性,减少了电阻和电流崩.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 半导体设备物理 半导体设备物理
背景情况:
- 高电子移动性的化 (GaN) 晶体管 (HEMT) 对功率电子非常重要.
- 用于p-GaN门制造的蚀刻过程可以诱导表面损伤,降低设备性能.
- 高性能p-GaN门HEMT的可靠制造需要有效的表面损坏恢复.
研究的目的:
- 开发和评估一种新的原子级后蚀刻表面增强 (PESR) 工艺.
- 为了恢复p-GaN中的蚀刻引起的损伤区域,以改善p-GaN门HEMT的制造.
- 评估PESR对AlGaN表面形态,结晶和电性质的影响.
主要方法:
- 一个两步的PESR过程,涉及O2等离子体表面修饰和BCl3等离子体氧化物去除.
- 原子力显微镜 (AFM) 用于表面形态的表征.
- 对焦拉曼光谱用于格子结晶分析.
- 电气表征包括金属半导体 (MS) 肖特基二极管和MIS电容-电压 (C-V) 测量.
- 用于表面化学分析的X射线光电子光谱 (XPS).
主要成果:
- PESR恢复了AlGaN的表面形态和晶格结晶,使其达到表轴水平.
- 观察到AlGaN表面质量的显著改善:表面泄漏率降低一级,状态接口密度 (Dit) 降低6倍.
- PESR有效地消除了蚀刻引起的F副产品和Ga-氧化物.
- 在p-GaN门HEMT制造中集成的PESR导致在40V Vds下降了约20%的电阻和约25%的电流崩.
结论:
- 开发的PESR过程在修复p-GaN蚀刻引起的损害方面非常有效.
- PESR显著提高了AlGaN的表面质量和电气性能.
- 将PESR集成到p-GaN门HEMT的制造中,提高了设备的性能和可靠性,显示了未来应用的巨大潜力.
