Yarı iletken yüzeylerin plazma ile temizlenmesi, geleneksel işlemlerin neden olduğu termal hasar olmadan, düşük sıcaklıklarda GaN ve Ga₂O₃'ten doğal oksitleri, karbon kirliliğini ve serbest bağları gidererek ohmik temas direncini ve cihaz güvenilirliğini artırır.
Yüzey Hazırlığının Kimsenin Bahsetmediği Bir Darboğaz Olmasının Nedenleri
GaN ve Ga₂O₃ haklı nedenlerle büyük ilgi görüyor. GaN'nin 3,4 eV bant aralığı ve Ga₂O₃'ün daha geniş 4,5 ila 5,3 eV aralığı, onları yüksek güç ve yüksek frekans uygulamaları için silikondan farklı bir lige taşıyor.
Daha yüksek kırılma gerilimleri, daha düşük açık direnç, yüksek sıcaklıklarda daha iyi verimlilik — performans açısından durum gayet iyi kanıtlanmıştır.
Üretim sırasında yüzeyde neler olduğuna daha az dikkat ediliyor. Epitelyal büyüme ve cihaz işleme, metalin yarı iletkenle buluştuğu arayüzde doğal oksitler, karbon kalıntıları ve oksijen kirliliği bırakıyor.
Taşıyıcıları dağıtırlar, temas direncini artırırlar ve Schottky bariyer yüksekliğini yükselterek, malzemenin kalitesi ne kadar iyi olursa olsun cihazı sınırlayan etkiler yaratırlar.
Islak kimyasal temizlik, görünürdeki kirliliği giderir ancak yüzeydeki kirleri ve gevşek bağları geride bırakır. Bunlar, cihazların belirtilen özelliklerinin altında performans göstermesine ve olması gerekenden daha hızlı bozulmasına neden olur.
13.56MHz RF Plazmanın Yüzeye Gerçekte Ne Yaptığı
13,56 MHz'lik bir radyo frekanslı vakum sistemi, iyon yoğunluğunun ve iyon enerjisinin bağımsız olarak ayarlanabildiği bir plazma üretir. Önemli olan bu bağımsız kontroldür. Kirletici bağlarını kırmak ve yüzey parçacıklarını yerinden oynatmak için yeterli enerjiyi ayarlayabilirsiniz, ancak hasara yol açacak kadar derine inmezsiniz.
Yüzeyde aynı anda iki şey olur:
- Kimyasal reaksiyon: Radikal türler, kirletici bağlarına doğrudan saldırarak onları, hazneden dışarı çekilen uçucu yan ürünlere dönüştürür.
- Fiziksel püskürtme: İyon bombardımanı, kimyasal temizlemenin ulaşamadığı yerleri, özellikle ıslak temizlemenin erişemediği yüksek en-boy oranlı detayların içini temizler.
GaN temizliği için, azot bazlı veya Ar/H₂ plazma, termal yöntemlerin gerektirdiğinden çok daha düşük sıcaklıklarda doğal galyum oksit ve karbon kirliliğini giderir. GaN yüksek sıcaklıklara iyi dayanmaz, bu nedenle bu durum göründüğünden daha önemlidir.
Galyum oksit plazma işleminde, düşük güçlü argon plazması, Ga₂O₃ yüzeyine kontrollü oksijen boşlukları ekler. Bu boşluklar elektron iletimini iyileştirir ve temas direnci aşağı.
Keylink'in VL-10-A vakum plazma sistemi, 10 ile 100 Pa arasında çalışma vakumuyla 13,56 MHz RF frekansında çalışır ve O₂, Ar, H₂, N₂, CF₄ ve diğer proses gazlarını destekler. Aynı platform, donanımı yeniden yapılandırmaya gerek kalmadan hem GaN hem de Ga₂O₃ hazırlama işlemlerini gerçekleştirir. tam vakum plazma sistemi yelpazesi Farklı üretim gereksinimleri için ek yapılandırmaları kapsar.
Bu Malzemeler İçin Isıl İşlemde Yaşanan Sorun
Isıl tavlama silikon için yeterince iyi sonuç verir. Ancak GaN ve Ga₂O₃ için çözdüğünden daha fazla sorun yaratır.
GaN'den doğal oksitlerin termal olarak uzaklaştırılması, GaN'nin ayrışmaya başladığı noktayı aşan 850°C'nin üzerindeki sıcaklıkları gerektirir. Hızlı termal tavlama, bu cihazları kullanışlı kılan heteroyapı arayüzlerini bulanıklaştıran gerilim oluşturur. Katkı maddeleri, olmaması gereken yerlerde yayılır.
Ga₂O₃'ün kendine özgü bir hassasiyeti vardır. Stokiyometrisi, özellikle oksijen boşluğu konsantrasyonu, elektriksel davranışını belirler. Yüksek sıcaklıkta işleme, bunun üzerinde hassas kontrol sağlamaz.
Düşük sıcaklıklı plazma işleme, tüm bu sorunları ortadan kaldırır:
- Isı bütçesi düşük kaldığı için katkı maddesi profilleri yerleştirildikleri yerde kalır.
- Farklı termal genleşmenin katmanlar arasında gerilim oluşturmaması nedeniyle, heteroyapı arayüzleri bozulmadan kalır.
- Nanoyapılar ve yüksek en-boy oranlı özellikler, işlemde zarar verici ısı kullanılmadığı için korunur.
- GaN üzerindeki Ga/N oranı, temiz ohmik davranış için gerekli olan 1,0 ± 0,04 aralığında kalmaktadır.
Ohmik Temas İyileştirme ve Yonga Yüzeyi Aktivasyonu
Yüzeyi düzgünce temizleyin, temas performansı da buna bağlı olarak iyileşir. Ohmik temas iyileşmesi, akımın iyi tanımlanmış bir metal-yarıiletken bağlantısından geçmek yerine yalıtım katmanlarından tünellemesine neden olan doğal oksitlerin ve yüzey durumlarının giderilmesinden kaynaklanır.
Plazma yüzey hazırlama yönteminden elde edilen başlıca sonuçlar:
- Ar/Cl₂ plazmasıyla işlem görmüş Ga₂O₃ cihazlarının temas direnci, işlem görmemiş örneklere kıyasla iki kattan fazla azalmıştır.
- Uzaktan NH₃ plazmasıyla işlem görmüş GaN HEMT'lerde çıkış akımında 20 ila 30% arasında bir artış gözlemlenirken, akım düşüşünde ve geçit kaçağında ölçülebilir bir iyileşme sağlanmıştır.
- Ar plazma ön işlemiyle hazırlanan Ga₂O₃ FET'ler, metalizasyon sonrası tavlama işlemine gerek kalmadan yüksek performans özelliklerine ulaşır.
Yonga yüzeyi aktivasyonu Aynı zamanda metalizasyona giden stokiyometriyi de kontrol eder. HEMT ve Schottky bariyer diyot üretiminde, arayüzdeki bu hassasiyet, elektriksel karakterizasyondan geçen cihazları geçemeyenlerden ayıran en önemli faktördür.
Keylink, tüm sektörlerde aynı aktivasyon prensiplerini uygular. Kaynağımızda şunlar yer almaktadır: Akıllı telefon gövdesi yapışma sorunları için plazma temizleme Bu, yüzey aktivasyonunun farklı malzemelerde nasıl ölçülebilir sonuçlara dönüştüğünü göstermektedir.
Bu, Bileşik Yarı İletkenlerin Uzun Vadeli Güvenilirliği İçin Ne Anlama Geliyor?
Bir cihazın ilk testte belirtilen özelliklere uygun olması bir şeydir; sonraki üretim aşamalarında, paketleme stresinde ve yıllarca süren çalışmada bu özelliği korumak ise bambaşka bir şeydir.
Plazma ile hazırlanan yüzeyler, termal işlem görmüş yüzeylere göre daha pürüzsüz ve kimyasal olarak daha kararlıdır. Elektriksel performansı kademeli olarak düşüren, sonraki işlemler sırasında oluşan kusur durumlarını geliştirmezler. Otomotiv invertörlerinde, 5G baz istasyonlarında ve endüstriyel güç dönüştürmede kullanılan GaN ve Ga₂O₃ cihazları için, bileşik yarı iletkenlerin zaman içindeki güvenilirliği isteğe bağlı değil, bir yeterlilik şartıdır. Bileşik yarı iletken uygulamanız için vakum plazma çözümlerini görüşmek üzere bizimle iletişime geçin.
