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GaNHEMT栅工艺优化及性能提升汇报人：2024-01-202023REPORTING

引言GaNHEMT栅工艺基础栅工艺优化方法性能提升策略实验结果与讨论总结与展望目录CATALOGUE2023

PART01引言2023REPORTING

随着5G、物联网等技术的快速发展，高频、高效率、高功率的电子设备需求日益增长。GaNHEMT作为一种优秀的微波功率器件，具有高电子迁移率、高饱和速度、高热导率等优点，在雷达、通信等领域具有广泛应用前景。然而，传统的GaNHEMT栅工艺存在一些问题，如栅漏电流大、栅压摆幅小等，限制了其性能的进一步提升。背景与意义

国内外学者针对GaNHEMT栅工艺进行了大量研究，包括栅极材料、栅极结构、栅极工艺等方面的优化。在栅极结构方面，采用了场板结构、凹槽栅结构等，提高了栅控能力和耐压性能。国内外研究现状在栅极材料方面，采用了高功函数的金属如铂、钯等，提高了栅极的肖特基势垒高度，降低了栅漏电流。在栅极工艺方面，采用了先进的微纳加工技术如ALD、MBE等，实现了高精度、高质量的栅极制备。

本文研究目的和内容本文旨在通过优化GaNHEMT的栅工艺，提高其性能表现，为高频、高效率、高功率电子设备的发展提供有力支持。具体研究内容包括：分析传统GaNHEMT栅工艺存在的问题；研究新型栅极材料和结构；优化栅极制备工艺；对所制备的器件进行性能测试和分析。

PART02GaNHEMT栅工艺基础2023REPORTING

GaN（氮化镓）是一种宽禁带半导体材料，具有高电子饱和速度、高热导率和高击穿电场强度等特性。宽禁带半导体GaN材料具有显著的压电极化效应，使得在异质结界面处形成高浓度的二维电子气（2DEG），从而实现高电子迁移率。压电极化效应GaN材料具有良好的化学稳定性，能够在高温和恶劣环境下保持稳定的性能。化学稳定性GaN材料特性

栅极结构HEMT器件的栅极通常采用金属/半导体肖特基势垒结构，通过控制栅极电压来调节沟道中的电子浓度，从而实现器件的开关和放大功能。异质结结构HEMT（高电子迁移率晶体管）采用异质结结构，通常由AlGaN/GaN异质结组成，其中AlGaN层作为势垒层，GaN层作为沟道层。欧姆接触HEMT器件的源极和漏极需要形成良好的欧姆接触，以降低接触电阻，提高器件性能。HEMT器件结构

首先需要对GaN材料进行表面清洗，去除表面的污染物和氧化物，以保证后续工艺的顺利进行。表面清洗最后对器件表面进行钝化处理，以提高器件的稳定性和可靠性。表面钝化在清洗后的GaN材料表面沉积栅金属，通常采用电子束蒸发或磁控溅射等方法进行沉积。栅金属沉积通过光刻和刻蚀等工艺步骤，将栅金属图形化，形成所需的栅极形状和尺寸。栅图形化对栅金属进行退火处理，以改善金属与半导体之间的接触性能，降低接触电阻。退火处理0201030405栅工艺基本流程

PART03栅工艺优化方法2023REPORTING

栅金属选择及优化选择高功函数的金属采用高功函数的金属如铂（Pt）或钯（Pd）作为栅金属，可以提高栅极的控制能力，降低漏电流。金属合金化通过合金化方法，如添加少量的其他金属元素，可以进一步优化栅金属的性能，如提高热稳定性、降低电阻等。金属功函数调节通过改变金属功函数的方法，如表面处理或添加覆盖层，可以调节栅极的阈值电压，实现更好的器件性能。

03多层栅设计采用多层栅设计可以实现更好的栅极电容匹配，提高器件的高速性能。01T型栅设计采用T型栅设计可以增加栅极与沟道的接触面积，提高栅极的控制能力，降低漏电流。02凹槽栅设计通过凹槽栅设计可以增加栅极的有效长度，提高器件的跨导和频率特性。栅极形状设计

高温退火处理通过高温退火处理可以改善栅金属的结晶质量和稳定性，提高器件的可靠性。表面处理技术采用表面处理技术如化学机械抛光（CMP）或离子束刻蚀（IBE）等，可以实现更精确的栅极形状和尺寸控制。原子层沉积（ALD）技术采用ALD技术可以实现高精度的栅极薄膜沉积，提高栅极的质量和均匀性。栅极制造工艺改进

PART04性能提升策略2023REPORTING

123在GaNHEMT器件的栅极下方引入高阻缓冲层，可以有效提高击穿电压，同时降低栅极泄漏电流。采用高阻缓冲层通过改变栅极金属的材料、厚度和形状等参数，可以优化电场分布，从而提高击穿电压。优化栅极金属结构在GaNHEMT器件的栅极上方引入场板结构，可以有效缓解栅极边缘的电场集中效应，提高击穿电压。采用场板结构提高击穿电压

通过改进栅极绝缘层的材料、厚度和制备工艺等，可以降低栅极泄漏电流，提高器件性能。优化栅极绝缘层采用低功函数金属控制沟道掺杂浓度选用低功函数金属作为栅极材料，可以降低栅极与沟道之间的势垒高度，从而降低漏电流。通过精确控制沟道层的掺杂浓度和厚度等参数，可