【摘 要】
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第三代半导体GaN因自身优异性能成为近些年研究热点,本文针对耗尽型GaN HEMT器件制备工艺中欧姆接触和栅槽SiN刻蚀工艺进行了实验优化研究,主要工作内容如下:（1）实验优化了GaN HEMT器件欧姆接触退火工艺中N2气体流量和退火温度梯度。研究发现,欧姆接触金属表面粗糙度与N2流量成正比,N2流量200 sccm更适合器件制备。同时,退火工艺中升温速率100℃/15 s更有利于形成低阻欧姆接触
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第三代半导体GaN因自身优异性能成为近些年研究热点,本文针对耗尽型GaN HEMT器件制备工艺中欧姆接触和栅槽SiN刻蚀工艺进行了实验优化研究,主要工作内容如下:（1）实验优化了GaN HEMT器件欧姆接触退火工艺中N2气体流量和退火温度梯度。研究发现,欧姆接触金属表面粗糙度与N2流量成正比,N2流量200 sccm更适合器件制备。同时,退火工艺中升温速率100℃/15 s更有利于形成低阻欧姆接触。基于常规退火工艺实验,提出一种阶梯退火工艺,即将升温过程分成两阶段,在350℃维持30 s。采用该方法,在退火温度810℃、退火时长60 s、N2流量200 sccm的工艺参数下,器件隔离后欧姆接触的比接触电阻为2.6×10-6Ω·cm~2。（2）实验优化了栅槽SiN刻蚀工艺,对CF4基气体ICP干法刻蚀SiN实验进行了研究。实验发现,对于CF4和CHF3气体刻蚀体系,Ar的引入能增强刻蚀,其最优流量为80 sccm。在气体总流量大于20 sccm、CF4为主刻蚀气体前提下,引入一定量的CHF3增加刻蚀角度。当上下电极功率比例由5:1变成3:1、总的气体流量小于20sccm时,引入CHF3可以一定程度上降低SiN刻蚀角度。CF4和O2混合气体刻蚀体系总气体流量为50 sccm前提下,随着CF4流量的减少、O2流量增加,SiN刻蚀角度呈减小趋势。最终得到了栅槽SiN刻蚀的工艺条件为腔压5 m T、上电极功率200 W、下电极功率40 W、CF4流量15 sccm、CHF3流量5 sccm、Ar流量80 sccm。（3）制备出栅长0.5μm的Si C基GaN HEMT器件。器件阈值电压为-4 V,当栅压VGS等于0 V时,饱和漏极电流为240 m A,漏极电流密度为0.96 A/mm。小信号测试表明,器件f T等于16.7 GHz,f max等于23 GHz。大信号Load Pull测试结果表明,栅宽250×10μm器件在6 GHz频率下,器件功率密度为3.2 W/mm,功率附加效率为41%;栅宽80×6μm器件在6 GHz频率下,最大输出功率密度为4.16 W/mm,功率附加效率为58.79%。
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