氮化镓｜德国ALLOS公司对传统硅基氮化镓外延工艺提出质疑

半导体照明网 · 公众号 · 半导体 · 2017-08-10 11:50

正文

近日，在ICNS 2017大会中，德国ALLOS公司的创始人兼CTO Atsushi Nishikawa博士提出了对于硅基氮化镓（GaN-on-Si）外延工艺的三种新看法。

三种传统的观念

首先，在传统的工艺中，人们存在一些传统的观念。

在制作工艺中，C元素的掺杂是不可避免的；

缓冲层的夹层往往是漏电流的原因；

正确的生长设备才可以生产高品质的器件。

三种新的看法

由于在晶体生长过程中常常会有晶体杂质的引入，因此GaN外延片生长过程中就会导致GaN层的分离程度远远低于理论值。为了解决这一难题，GaN外延片制造商常常会采用C元素掺杂来达到分离GaN的目的。但是传统的C元素以及其他元素掺杂会引起一系列的副作用。

Nishikawa博士的方法是采用较高质量的晶圆以及相对厚的GaN层，这种方法不仅可以避免掺杂带来的副作用也可以增加后期各种蚀刻工艺的适用性以及本身材料的电气特性。

同时，Nishikawa博士表示缓冲层夹层并不是漏电流形成的原因，恰恰相反精确控制生长的夹层以及合理的结构能够提高GaN的分离程度。通过结合以上两种方法，ALLOS公司成功在600V的条件下获得了非常低的垂直以及横向的漏电流（分别为0.07?A/mm2和0.005?A/mm）。这是基于一块高纯度（（002）XRD分析中的角度分别为316 角秒和413角秒）的7?m厚GaN外延片。

ALLOS公司表示这种外延技术可以直接应用在150mm和200mm的衬底上。同时，该技术同样也是为了生产制造设计，符合标准的生产线流程，具有良好的弯曲和裂痕品控。