砷化鎵的制造工藝：
1.主動(dòng)層的形成：
由于目前砷化稼器件市場(chǎng)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(zhǎng)為主,以求達(dá)到最佳的器件功能,目前器件以理及為市場(chǎng)主流,主要都是以磊晶成長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng),因?yàn)檫@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(dòng)層,即使是有磊晶成長(zhǎng),皆是以為主,并無(wú)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(zhǎng)主要以技術(shù)為主,成長(zhǎng)時(shí)需在工藝技術(shù)中使用選擇性成長(zhǎng)方式以便與技術(shù)集成,因此并無(wú)像砷化稼磊晶一般有專業(yè)代工廠成長(zhǎng)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(lái)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(huì)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(duì)金屬導(dǎo)線連接會(huì)有影響,例如跨平臺(tái)端的導(dǎo)線是底切那面的話,就會(huì)發(fā)生斷線問(wèn)題,另外不同的蝕刻后平面形狀對(duì)器件的電性也會(huì)有影響,所以在光罩金屬線路設(shè)計(jì)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(guò)程中會(huì)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(tái)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(shí)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(shí),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(shí)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(lái)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(jià)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(tái)在自動(dòng)置人砷化稼半導(dǎo)體時(shí),移動(dòng)速度需要較慢,才不會(huì)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(tái)的載具仍需經(jīng)過(guò)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(gòu)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(shí)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(diǎn)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(shí)重復(fù)性及正品率皆高,但是缺點(diǎn)為機(jī)臺(tái)造價(jià)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(huì)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(lái)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(huì)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(duì)金屬導(dǎo)線連接會(huì)有影響,例如跨平臺(tái)端的導(dǎo)線是底切那面的話,就會(huì)發(fā)生斷線問(wèn)題,另外不同的蝕刻后平面形狀對(duì)器件的電性也會(huì)有影響,所以在光罩金屬線路設(shè)計(jì)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(guò)程中會(huì)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(tái)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(shí)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(shí),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(shí)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(shí)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(huì)平均,也不會(huì)有表面狀態(tài)而造成漏電流及電流無(wú)法截止的狀況,硅并沒(méi)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(lái)蝕刻門極,濕式蝕刻不會(huì)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(zhǎng)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(duì)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(lái)蝕刻門極,因?yàn)槠骷诺缹釉诶诰觾?nèi),對(duì)表面狀態(tài)較不影響,而用在高功率的,對(duì)器件表面狀態(tài)較敏感,所以必須使用濕式蝕刻。
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