【嘉德點評】華虹宏力提供一種硅半導體產(chǎn)品和氮化鎵產(chǎn)品的混合生產(chǎn)的方法，該方法不僅可以降低氮化鎵產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，還能實現(xiàn)氮化鎵產(chǎn)品和硅半導體產(chǎn)品的集成。

集微網(wǎng)消息，現(xiàn)如今是人工智能、無人駕駛汽車、5G等高新技術(shù)的發(fā)展浪潮，在汽車電子、5G基站和智能芯片的推動下，第三代半導體材料（尤其是碳化硅(SiC)與氮化鎵(GaN)）的發(fā)展異常迅猛。

氮化鎵產(chǎn)品作為第三代半導體中的代表材料具有寬帶隙、高臨界電場、高電子遷移率和電子飽和速度等特點，高耐壓和高頻是GaN器件的主要優(yōu)點并在功率和射頻等器件中優(yōu)勢相當明顯。

近日，隨著GaN外延(EPI)成長技術(shù)的進步，8寸硅基GaN器件正在飛速發(fā)展，由于其成本上的優(yōu)勢，在不久的將來將加速取代功率和射頻領(lǐng)域的相關(guān)器件。在現(xiàn)有8英寸生產(chǎn)線即硅半導體產(chǎn)品的生產(chǎn)線上實現(xiàn)GaN產(chǎn)品的共存可以進一步降低成本，并且GaN器件本身也有和CMOS器件實現(xiàn)集成的需要。

為此，華虹宏力申請了一項名為“硅半導體產(chǎn)品和氮化鎵產(chǎn)品的混合生產(chǎn)的方法”的發(fā)明專利（申請?zhí)枺?01910418758.X），申請人為上海華虹宏力半導體制造有限公司。

圖1 混合生產(chǎn)方法流程圖

圖1是該發(fā)明專利中提出的硅半導體產(chǎn)品和氮化鎵產(chǎn)品的混合生產(chǎn)的方法的流程圖，正如上圖所示，此混合生產(chǎn)的方法有以下步驟：

步驟一 提供生產(chǎn)線及原材料

首先我們要提供生產(chǎn)線以及原材料，由于是混合生產(chǎn)方法，所以我們是在硅半導體產(chǎn)品的生產(chǎn)線設備上增加氮化鎵產(chǎn)品專用生產(chǎn)設備（包括MOCVD 設備）來組成混合生產(chǎn)線。而生產(chǎn)中需要的硅半導體產(chǎn)品，以及氮化鎵產(chǎn)品均采用由單晶硅組成的晶圓101作為襯底結(jié)構(gòu)，也即所述氮化鎵產(chǎn)品為硅基氮化鎵產(chǎn)品。

步驟二 混合生產(chǎn)

圖2 氮化鎵產(chǎn)品的器件結(jié)構(gòu)圖

根據(jù)步驟一可知，我們要提供氮化鎵產(chǎn)品所需的晶圓101，將其作為襯底（如上圖2所示）。通過氮化鎵產(chǎn)品的專用生產(chǎn)設備在晶圓101的單晶硅表面形成具有鎵含量的外延層（由多層構(gòu)成）。

其中氮化鎵外延層102的多層結(jié)構(gòu)包括緩沖層和溝道層，在采用MOCVD設備進行所述氮化鎵外延層102的外延生產(chǎn)過程中，選用三甲基鎵作為鎵源，氨氣作為氮源。在生產(chǎn)過程中還采用由氫氣和氮氣的混合氣體組成的載氣。

具有鎵含量的外延層還包括氮化鋁鎵外延層103，該層形成在溝道層表面，可以作為勢壘層(Barrier Layer)。

在完成所有具有鎵含量的外延層后，在晶圓101背面形成鎵擴散隔離層104（比如氮化硅等），可以防止晶圓101的背面區(qū)域中的鎵向外擴散。在形成鎵擴散隔離層104的過程中，我們首先要對晶圓101的背面采用沖洗或刷洗的方法進行清洗。之后會在晶圓101的正面和背面同時形成氮化硅層，背面的氮化硅層用標記104表示，正面的氮化硅層用標記104a表示。

在完成步驟23之后，共用硅半導體產(chǎn)品生產(chǎn)線的設備完成后續(xù)的氮化鎵產(chǎn)品的生產(chǎn)。后續(xù)工藝包括形成氮化鎵產(chǎn)品的柵極105，源極106和漏極107的步驟，其中氮化硅層104a作為鈍化層。而硅半導體產(chǎn)品直接采用硅半導體產(chǎn)品的生產(chǎn)線的設備進行生產(chǎn)。

華虹宏力提供一種硅半導體產(chǎn)品和氮化鎵產(chǎn)品的混合生產(chǎn)的方法，該方法不僅可以降低氮化鎵產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，還能實現(xiàn)氮化鎵產(chǎn)品和硅半導體產(chǎn)品的集成。雖然全球半導體產(chǎn)業(yè)是歐美等國家領(lǐng)先，但國內(nèi)企業(yè)后來居上，其實力不容小覷。