第三代化合物半导体工艺基础
第三代化合物半导体工艺基础
发布日期：2021-07-13 15:33
随着技术的逐步提升， 产品体系日益完善，第三代半导体在能源互联网、5G 基站建设、新能源汽车及充电桩、大数据中心、消费类电子、特高压人工智能、城际高速铁路和城市轨道交通、特高压等新应用市场不断“开疆拓土”。
SiC半导体材料和器件的制造包括单晶生长、外延层生长和器件/芯片制造三部分。SiC的单晶衬底有两种类型，即导电型SiC衬底和半绝缘SiC衬底。在导电型SiC衬底上生长SiC外延层可以制得SiC外延片，再进一步制成功率器件，主要应用于新能源汽车等领域：在半绝缘型SiC衬底上生长GaN外延层可以制得SiC基GaN外延片，可进一步制成微波射频器件，应用于5G和微波通信等领域。
在射频通信领域，GaN是未来最具成长潜能的第三代半导体材料之一。与砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）相比，GaN器件输出功率更大，与Si LDMMOS和SiC功率器件相比，GaN的频率特性更好，GaN射频器件已成为5G时代基站功率放大器的主要技术。
GaN ITO芯片
1、蓝宝石底外延N及P型GaN
2、光刻+干刻N电极
——通常采用Cl2刻蚀，N2或H2为辅气
3、电流阻挡层SiO2沉积+刻蚀
——SiH4+N2O/氟碳类气体等
4、ITO沉积（蒸镀）+ 蚀刻（湿法）
5、光刻+灰化+蒸镀（Cr/Ni/Au/Ti）
6、剥离电极以外的金属及光刻胶
7、钝化层SiO2沉积+刻蚀
——SiH4+N2O/氟碳类气体等
1、衬底沉积AlN缓冲层（应对GaN晶格失配度大，500-600℃）
——TMAl+NH3+载气H2
2、沉积GaN(+C掺杂）
——TMGa+NH3+CCl4+载气H2
3、沉积AlGaN
——TMGa+NH3+TMAl+载气H2
4、钝化层SiN沉积+刻蚀
——SiH4+NH3/氟碳类气体等
5、金属电子束蒸发+剥离+刻蚀（BCl3）
6、隔离层SiO2沉积+刻蚀
| 工艺 | 作用 | 设备厂家 | 典型腔数 | 典型气体 | 协微 尾气处理器 | 备注 |
| MOCVD | 沉积GaN等 | AIXTRON AMECht300 中晟 HT3000 | 1 1 1 | H2,NH3 微量SiH4 （CH4） | GB/GC | N(+C/Si)和P(+Mg)掺杂气体量非常低 |
ICP | 刻蚀 | AMEC Applied LAM Hitachi Tel Samco | Cl2刻蚀，N2/BCl3/H2等辅气 | OW/HW/PW | GaCl3熔点77.9℃ 沸点201.3℃ 易水解 |
协微NSGB/GC可高效处理MOCVD工艺中大流量H2和NH3，NSGB/GC3K可处理H2最大流量为 400LPM, NH3 200LPM，NSGB/GC1.5K可处理H2最大流量为 200LPM，NH3 100LPM。
NSGB/NSGC | 处理效率 | 国家及地方标准 | 备注 |
H2 | < 1% | 无要求 | 低于H2的燃烧限4%-94% |
NH3 | <25ppm（TLV) | «恶臭污染物排放标准»（GB14554-93） 一级标准4900g/h | 远低于国家标准 |
NOx | <160mg/m3 | 《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996) 一级标准240m/m3 | 低于国家及地方标准 |
反应冷凝水 T/N | <15mg/L | 《污水合排放标准》(GB8978-1996)一级标准15mg/L，《污水排入城市下水道水质标准》（CJ3082-199） 一级标准15mg/L | 满足国家及地方标准 |
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