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镓特半导体发布了4英寸半绝缘氮化镓晶圆片的研究进展
  发布时间:2021-03-15   

2020年3月,镓特半导体首次宣布开发出4英寸掺碳半绝缘氮化镓晶圆片。镓特半导体是第一家,也是唯一一家生产4英寸半绝缘氮化镓晶圆片的公司。此外,镓特半导体是唯一一家在半绝缘氮化镓晶片中使用碳掺杂的公司。其他制造商也能提供2英寸掺铁半绝缘晶圆片,但掺铁氮化镓的电阻率较低,而且众所周知,在器件结构的MOCVD生长过程中,铁会扩散到外延层。

半绝缘氮化镓晶圆片可用于制造横向导通器件,如高电子迁移率晶体管(HEMT)。人们对半绝缘氮化镓感兴趣,主要是因为其可以用于制造HEMT射频器件。氮化镓射频器件可以应用于卫星通信、5G通信和军事雷达等领域。近年来,碳化硅基氮化镓HEMT在射频器件中占据了一部分市场份额。与碳化硅基氮化镓HEMT相比,氮化镓基氮化镓HEMT表现出了更高的二维电子气体迁移率、降低的电流崩溃和更高的截止频率。由于缺乏半绝缘的氮化镓晶圆片,氮化镓晶圆片用于制造HEMT的潜在价值还有待阐明。镓特半导体计划通过提供高质量的4英寸半绝缘氮化镓晶圆片以推动氮化镓基氮化镓HEMT的发展。

镓特半导体的氮化镓晶圆片检验表如图1所示。晶圆片的检验数据和图片代表了一个典型的半绝缘氮化镓晶圆片。(002)和(102)晶面的XRD摇摆曲线半峰宽分别为37 arcsec和42 arcsec。用CL法和腐蚀坑密度法测量了镓特半导体 氮化镓晶圆片的位错密度,典型位错密度为5e5 - 9e5 cm-2。斜切角规格为C偏m面0.5°。该晶圆片向m面偏角为0.46°,向正交的a面偏角为0.03°。晶圆片的晶体晶格通过XRD测量有一个曲率,这是氮化镓晶圆片的一个常见问题。晶格上的曲率会导致晶圆片从一边到另一边的斜切角发生变化。晶圆片的曲率半径向m面测量为42.5 m,向正交的a面测量为32.9 m。计算得到的斜切角变化量分别为0.13°和0.17°。但由于晶圆片表面存在与晶格曲率相同的凹形,从而减小了斜切角变化的影响。采用x射线衍射技术,利用表面对准法测量了实际斜切角在100 mm直径的晶圆片上变化量仅为0.06°。

晶圆片的形状和表面抛光对外延生长很重要。通过Microsense背压法测量半径45 mm区域,该晶圆片的TTV为4.8µm,翘曲度为35.8µm。AFM扫描测量10µm x 10µm面积内的平均粗糙度为0.15 nm。对于晶圆片的检验,使用Bruker的3D轮廓仪测量Ga面的239µm x 318µm面积内平均粗糙度为0.425 nm。采用3D轮廓仪对晶圆片N面进行抛光,平均粗糙度为1 nm。另外,氮化镓晶圆片可以通过背面蚀刻处理获得平均粗糙度为1µm。该晶圆片表面有15个V型凹坑,符合镓特半导体的生产等级,凹坑密度小于0.5 cm-2。公司正在努力进一步减少晶圆片上的凹坑数量。

用SIMS法测定氮化镓晶圆片中的碳浓度为5e17 cm-3。采用IV曲线法测定室温下的电阻率。图2(a)为测量装置,将铟球点到晶片的两面。图2(b)为I-V曲线测量结果,I-V曲线的R平方值为0.95,电阻由斜率计算得出。根据铟球接触面积和晶圆片厚度计算电阻率为1.5e10 ohm-cm。测量过程中可能存在接触电阻,影响氮化镓电阻率计算的准确性。为了比较,用同样的方法测量了一个掺硅的n型自支撑氮化镓晶圆片。通过掺硅氮化镓晶圆片的电流比掺碳氮化镓晶圆片的电流高9个数量级。

镓特半导体可以提供2英寸和4英寸的半绝缘氮化镓晶圆片。也可以生长客户定制化产品。 此外,镓特半导体可以提供氮化镓晶圆片上生长MOCVD外延结构,包括HEMT。有关报价或其他信息,请访问www.etaresearch.com,或将查询通过电子邮件发送至info@etaresearch.com。销售联系方式:0562-2295998。


图1镓特半导体一片半绝缘氮化镓晶圆片的检验表



图2(a)IV曲线测试装置图,(b)掺C氮化镓晶圆片的IV曲线测试数据


文章来源:镓特半导体

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