??能源、信息、國防及軌道交通、電動汽車等領域的快速發(fā)展,對功率半導體器件提出了更高耐壓、更低損耗及更大功率的要求。氧化鎵(Ga2O3)作為新一代半導體材料,憑借超寬禁帶、高耐壓、低損耗和優(yōu)異抗極端環(huán)境能力,在紫外/紅外探測器、激光器、高頻通信組件、絕緣層及濾光片等光電子應用領域也展現出廣闊的前景。
氧化鎵制程核心:退火處理的必要性
??在氧化鎵器件制造工藝中,退火處理(Annealing) 是不可或缺的關鍵步驟,提供熱能驅動原子重新排列,促進結構重建,修復因離子注入導致的晶格損傷;通過金屬與氧化鎵界面發(fā)生可控擴散或反應形成低阻接觸層;同步優(yōu)化肖特基接觸特性(調控界面態(tài)密度與勢壘高度);釋放前道工藝引入的機械與熱應力,增強界面穩(wěn)定性與器件長期可靠性,優(yōu)化電氣性能。
氧化鎵退火處理的關鍵挑戰(zhàn)
??氧化鎵在高溫環(huán)境下極易分解,或在較低溫下因環(huán)境控制不當造成失氧,且對退火氣氛極為敏感,通常需在惰性或特定含氧氣氛中操作,以防表面劣化。因此,需要精確控制退火溫度,既要保證良好的修復和激活效果,又不能因溫度過高造成材料或金屬 / 半導體界面劣化。
傳統退火(爐管退火)的局限性與影響
??然而,在實際應用中,常用于摻雜激活的爐管退火存在一定局限性:
這些局限性將直接反映在功能器件的性能上:
??1、造成表面粗糙/劣化,破壞器件精細結構和電極接觸
??2、氧氣逸出產生氧空位(VO),導致n型導電性異常增加,摻雜激活效果下降,降低載流子遷移率
??3、材料內部鎵/氧(Ga/O)比例失調,載流子遷移率降低,影響整體電氣性能
晟鼎RTP快速退火爐
??可見,在針對氧化鎵的退火處理時,需精確調控氣體和溫度,平衡防分解與退火工藝需求。
??晟鼎 RTP 快速退火爐可針對性解決以上問題,其核心優(yōu)勢可匹配氧化鎵對“溫度 - 速率 - 氣氛” 的高精度要求:
1、超高溫場均勻性
??溫度均勻性可實現(±3℃(≤600℃)、±0.5℃(>600℃)),避免局部超溫或低溫,減少分解風險;
2、高精度溫度重現性
??溫度控制精度達±1℃,確保退火效果的一致性;
3、快速升降溫速率
??可達150℃/s,大幅縮短氧化鎵在中高溫區(qū)的暴露時間,減少失氧化現象
4、靈活氣氛配置
??標配兩組工藝氣體通道,可根據需求調節(jié)氣氛,高效完成氣體更換或調整
參考文獻:
??1、落巨鑫, 高紅麗, 鄧金祥, 任家輝, 張慶, 李瑞東, 孟雪.退火溫度對氧化鎵薄膜及紫外探測器性能的影響, 物理學報, 2023, 72(2): 028502. doi: 10.7498/aps.72.20221716
??2.、郭道友, 李培剛, 陳政委, 吳真平, 唐為華. 超寬禁帶半導體β-Ga2O3及深紫外透明電極、日盲探測器的研究進展. 物理學報, 2019, 68(7): 078501. doi: 10.7498/aps.68.20181845
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