等离子体刻蚀与gan hemt关键工艺技术研究

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1、硕士学位论文｜修：｜等离子体刻蚀与ＧａＮＨＥＭＴ关键工艺技术研究Ｉｉ作者姓名赵梦荻－学校导师姓名、职称王冲副教授Ｊｐ＾ｌｉ企业导师姓名、职称王省莲高工申请学位类别工程硕士西安电子科技大学学位论文独创性Ｃ或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师。指导下进行的研究工作及取得的研究成果尽我所知ｆ除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含一为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的

2、材料。与我同工。作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意：一学位论文若有不实之处。，本人承担切法律责任本人签名：＿？咚Ｉ日期：一西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影。印、缩印或其它复制手段保存论文同时本人保证，结合学位论文研究成果完成的论文、发明专利等

3、成果，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。＿：导师签名：本人签名Ｒ期：日期：学校代码10701学号1411122746分类号TN4密级公开西安电子科技大学硕士学位论文等离子体刻蚀与GaNHEMT关键工艺技术研究作者姓名：赵梦荻领域：集成电路工程学位类别：工程硕士学校导师姓名、职称：王冲副教授企业导师姓名、职称：王省莲高工学院：微电子学院提交日期：2017年4月ResearchonplasmaetchingandkeytechnologyofGaNHEMTAthesissubmitted

4、toXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinIntegratedCircuitEngineeringByZhaoMengdiSupervisor:WangChongTitle:AssociateProfessorSupervisor:WangShenglianTitle:SeniorEngineerApril2017摘要氮化镓作为半导体行业迅速崛起的宽禁带半导体材料，由于具有宽带隙、高温稳定性好、化学稳定性好等非常出色的性能，成为了现

5、如今高性能集成电路最受瞩目的材料之一。随着信息技术时代对于高速高频大功率芯片的需求越来越大，HEMT（高电子迁移率晶体管）成为了至关重要的研发支点，近年来主要以AlGaN/GaN异质结构HEMT为主。等离子体干法刻蚀是GaNHEMT制造的常用技术,在台面隔离刻蚀、欧姆区域和槽栅刻蚀等关键工艺中都有很重要的应用。合理利用刻蚀带来的优势，对于改善欧姆接触、优化栅肖特基接触、降低表面损伤等方面都有非常有利的影响。正因为等离子体刻蚀器件结构制造时非常重要且相当灵活，目前国内外科学研究人员经常利用等离子体刻蚀不同的处理方式实现不同的需求。在本文中，利用

6、等离子体刻蚀与GaNHEMT关键工艺的背景，设置了以下两个方向的实验：1.欧姆区域等离子体刻蚀相关研究2.槽栅等离子体刻蚀与氧化处理相关研究。从不同的方面研究等离子体处理对于器件结构、表面形貌以及电特性的影响和优化。为了减少AlGaN/GaN的欧姆接触电阻，首先对采用Cl基等离子体刻蚀欧姆区域进行研究。综合国内外欧姆接触和刻蚀工艺研究进展，提出了图形化刻蚀和全部刻蚀结构与传统结构相对比。通过数据对比分析，发现图形化刻蚀和全部刻蚀的表面形貌、接触电阻、饱和电流以及击穿电压均得到了不同程度的改善。实验中设置了不同刻蚀时间和孔径，通过改变蚀刻图形掩

7、模得到了不同孔径的孔，分别为0.8m（小孔），1.6m（中孔），和3m（大孔），刻蚀面积占空比分别为15%、30%和45%。结果表明，图形化刻蚀结构能够得到较低的接触电阻，一方面，是由于欧姆区刻蚀会去除不规则的表面氧化层和污染物。另一方面，图形化刻蚀这一步骤的增加会产生一定的侧壁面积，经过退火与Ti反应形成TiN，从而会产生更多的N空位。同时，图形化刻蚀结构中不均匀的AlGaN厚度在边缘处存在边缘效应，引起2DEG浓度的增加，因此，由于边缘效应的产生，图形化刻蚀结构得到的接触电阻要低于全部刻蚀结构。同时20s图形化刻蚀得到了最优化的欧姆

8、接触电阻0.18Ω·mm，比传统结构（0.46Ω·mm）减小了60％。而大中小三种孔径对于接触电阻并无明显影响。另外，图形化蚀刻和全部蚀刻结构具有优良的金属表面形貌