砷化鎵的制造工藝：
1.主動層的形成：
由于目前砷化稼器件市場定位以高性能特性取勝,因此器件皆以異質(zhì)接面方式成長為主,以求達(dá)到最佳的器件功能,目前器件以理及為市場主流,主要都是以磊晶成長方式完成。在磊晶方面,由于砷化稼器件特性取決于磊晶層的品質(zhì)的好壞,所以需要成長出品質(zhì)非常好的磊晶層,才能得到良好的器件特性。而要成長出良好的砷化稼磊晶品質(zhì),目前最普遍的是以或等方式成長,因為這些方式可以精準(zhǔn)的控制磊晶純度、厚度、摻雜濃度、元素成分,且有平整的薄膜表面,及良好的異質(zhì)接面特性,并且有效的降低缺陷集成度。而硅制造工藝目前主要以離子布植形成主動層,即使是有磊晶成長,皆是以為主,并無精確控制其接口成分的必要性。另外目前新興以硅鍺材料為主的制造工藝,其磊晶成長主要以技術(shù)為主,成長時需在工藝技術(shù)中使用選擇性成長方式以便與技術(shù)集成,因此并無像砷化稼磊晶一般有專業(yè)代工廠成長磊晶層。
2.微影制造工藝：
砷化稼制造工藝中有干式蝕刻和濕式蝕刻,其中濕式蝕刻應(yīng)用在一些砷化稼材料本身的蝕刻上,為制造工藝上極為關(guān)鍵的步驟。砷化稼濕式蝕刻基本上有非等方向的本質(zhì),其使用的蝕刻化學(xué)溶液和硅制造工藝不同,如硅是使用硝酸與氫氟酸的混合溶液來進(jìn)行蝕刻,而砷化稼可以用磷酸、雙氧水與水的混合溶液蝕刻。比較特別的是,由于砷化稼為二元化合物,在不同面蝕刻后形狀會不一樣,隨著不同平面、不同方向、不同溶液侵蝕,蝕刻后的形狀可能為字型,亦可能為底切形狀。不同形狀對金屬導(dǎo)線連接會有影響,例如跨平臺端的導(dǎo)線是底切那面的話,就會發(fā)生斷線問題,另外不同的蝕刻后平面形狀對器件的電性也會有影響,所以在光罩金屬線路設(shè)計上,需要特別注意蝕刻的非等方向性。在干式蝕刻方面,一般硅在制造過程中會蝕刻材料層硅、氧化層、介電層和金屬等材料,而砷化稼器件制造工藝中的干式蝕刻主要是以一族半導(dǎo)體材料、介電層和光阻等為主,一般金屬并不以干式侵蝕。而使用的機(jī)臺和硅制造工藝類似,通常普遍使用的設(shè)備為活性離子反應(yīng)器,和感應(yīng)禍合式電漿蝕刻機(jī),等,蝕刻不同材料時所用的反應(yīng)氣體不同,如硅制造工藝中要蝕刻硅或是二氧化硅時,使用四氟化碳凡和氧氣,而砷化稼制造工藝中蝕刻砷化稼使用三氯化硼或六氟化硫凡等,蝕刻光阻則使用氧氣電漿其中孔洞一蝕刻及氮化稼材料蝕刻時需要較高的蝕刻速率,通常以蝕刻為主。在一般微影制造工藝方面,砷化稼也有很多和硅制造工藝不同的地方,目前砷化稼代工以英寸及英寸較多,大部分工藝技術(shù)是使用步進(jìn)機(jī)來曝光形成高分辨率的圖案,而有少數(shù)幾層制造工藝,如的巧微米以下的門極制造工藝,是使用電子束微影工藝技術(shù),此外半導(dǎo)體后段背面處理工藝技術(shù),則是使用接觸式曝光機(jī)助完成。在光源方面,目前砷化稼是使用一的燈源,而在硅廠商中小線寬工藝技術(shù)使用的深紫外線光源,由于目前造價昂貴,且砷化稼小線寬需求量不是很大,因此一般砷化稼廠商很少使用此光源。在半導(dǎo)體載具方面,目前硅基板最大尺寸為英寸,而砷化稼最大只有英寸,且由于砷化稼半導(dǎo)體較硅半導(dǎo)體易碎,所以機(jī)臺在自動置人砷化稼半導(dǎo)體時,移動速度需要較慢,才不會導(dǎo)致砷化稼芯片碎裂,因此雖然砷化稼使用的一步進(jìn)機(jī)大致與硅使用者相同,機(jī)臺的載具仍需經(jīng)過特殊改裝。由于砷化鑲目前只有英寸廠,因此步進(jìn)機(jī)大半都是選購硅英寸廠舊機(jī)器改裝。在光學(xué)微影部分,最特別的是砷化稼器件中的門極金屬,基于器件功能要求線寬須小于微米,同時需形成型門極以降低電阻,所以需要用到電子束一微影技術(shù)。電子束微影系統(tǒng)的優(yōu)點在于可以曝出非常精準(zhǔn)、高分辨率及尺寸很小的線寬,約小于巧微米,同時重復(fù)性及正品率皆高,但是缺點為機(jī)臺造價昂貴且量產(chǎn)速度較慢。由于砷化稼目前只有這一道門極制造工藝需要用到電子束微影系統(tǒng),所以較不會影響到產(chǎn)能。在電子束微影光阻選擇方面,一般是使用系列,通常需使用多層光阻制造工藝,以達(dá)到小線寬、型門極、掀離。
砷化稼制造工藝中有干式蝕刻和濕式蝕刻,其中濕式蝕刻應(yīng)用在一些砷化稼材料本身的蝕刻上,為制造工藝上極為關(guān)鍵的步驟。砷化稼濕式蝕刻基本上有非等方向的本質(zhì),其使用的蝕刻化學(xué)溶液和硅制造工藝不同,如硅是使用硝酸與氫氟酸的混合溶液來進(jìn)行蝕刻,而砷化稼可以用磷酸、雙氧水與水的混合溶液蝕刻。比較特別的是,由于砷化稼為二元化合物,在不同面蝕刻后形狀會不一樣,隨著不同平面、不同方向、不同溶液侵蝕,蝕刻后的形狀可能為字型,亦可能為底切形狀。不同形狀對金屬導(dǎo)線連接會有影響,例如跨平臺端的導(dǎo)線是底切那面的話,就會發(fā)生斷線問題,另外不同的蝕刻后平面形狀對器件的電性也會有影響,所以在光罩金屬線路設(shè)計上,需要特別注意蝕刻的非等方向性。在干式蝕刻方面,一般硅在制造過程中會蝕刻材料層硅、氧化層、介電層和金屬等材料,而砷化稼器件制造工藝中的干式蝕刻主要是以一族半導(dǎo)體材料、介電層和光阻等為主,一般金屬并不以干式侵蝕。而使用的機(jī)臺和硅制造工藝類似,通常普遍使用的設(shè)備為活性離子反應(yīng)器,和感應(yīng)禍合式電漿蝕刻機(jī),等,蝕刻不同材料時所用的反應(yīng)氣體不同,如硅制造工藝中要蝕刻硅或是二氧化硅時,使用四氟化碳凡和氧氣,而砷化稼制造工藝中蝕刻砷化稼使用三氯化硼或六氟化硫凡等,蝕刻光阻則使用氧氣電漿其中孔洞一蝕刻及氮化稼材料蝕刻時需要較高的蝕刻速率,通常以蝕刻為主。在砷化稼和器件制造工藝中,需要有門極蝕刻工藝技術(shù),可以減少門極和源極間電阻,并且增加器操作時的崩潰電壓,但此制造工藝需要準(zhǔn)確的控制蝕刻深度及蝕刻后表面的平整度,臨界電壓才會平均,也不會有表面狀態(tài)而造成漏電流及電流無法截止的狀況,硅并沒有此門極蝕刻制造工藝。此制造工藝目前可使用干式和濕式蝕刻的方式來蝕刻門極,濕式蝕刻不會造成表面材料的傷害,但是整片蝕刻深度不均勻,且再現(xiàn)性較差、較不穩(wěn)定,目前解決辦法可以在中間多成長一層蝕刻停止層,可以有效的控制蝕均勻刻深度。而干式蝕刻雖有較佳的選擇性侵蝕,可以均勻的控制蝕刻深度,并且再現(xiàn)性較高,但是有可能造成表面的傷害和污染,目前可以在干式蝕刻加溶液稍濕式蝕刻,以減少表面?zhèn)?/span>,并得較佳的侵蝕均勻度。而砷化稼器件中,對表面狀態(tài)較不敏感的低噪聲放大器,可以使用干式蝕刻來蝕刻門極,因為器件信道層在磊晶層內(nèi),對表面狀態(tài)較不影響,而用在高功率的,對器件表面狀態(tài)較敏感,所以必須使用濕式蝕刻。
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