书籍:《炬丰科技-半导体工艺》
文章：GaAs 和GaN 的湿热氧化
编号：JFKJ-21-461
作者：炬丰科技
介绍
本章专门讨论 AIIIBV 砷化镓和氮化镓是半导体化合物的热湿氧化。它分为几个主题，包括单斜晶氧化镓1 b-Ga2O3 特征数据、氧化物制造技术及应用说明。在第一部分，表征了上述半导体氧化物的性质。然后描述了湿热氧化的制造方法。之后，在电子学中应用了氧化镓结构。它还侧重于气体传感器应用的半导体结构，包括 SnO2 氧化镓层显著提高了检测器的最关键参数。
AIIIBV 和 AIIIN 半导体化合物是众所周知的光电子器件材料。它们通常用于构建高温和微波设备或化学气体传感器。介电层是必要的。有可能使用他们自己的氧化物——Ga2O3 为制造许多不同的设备提供了机会——MOS 结构(金属氧化物半导体)。它可以是 MOS 晶体管 (MOSFET)、高迁移率 GaAs MOSFET 或栅极关断晶闸管。
Ga2O3 的性质
氧化镓-Ga2O3 它是一种能保证深紫外线透明度的宽带间隙材料。适当的混合可以达到导电性，因此包括在内 TCO例如(透明导电氧化物)材料 ITO 或 ZnO，它们是光电子学中最先进的的材料。
电导率
四价锡离子 Sn4 由于其离子半径接近，最常被选为施主掺杂剂 Ga3 同时，离子半径 Sn4 离子更喜欢六重配位。这会导致 Ga3 取代八面体位点，形成浅供体。此外，还提供了层中氧空位的形成 b-Ga2O3 出现晶体报道的浅能级。因此，人们非常重视沉积工艺条件的优化。在例如PLD环境氛围和衬底温度的变化对层的特性有显著影响。为了保证氧空位的形成和 Sn4 的掺杂，采用了低氧分压和将衬底温度升高到 880 °C 的方法。它能增加晶格中氧的化学势，从而将氧空位和锡离子溶液引入晶格。
介电常数和击穿场
很少研究氧化镓的介电常数。报告的值约为 10.2。 测量了通过 PEALD沉积在等离子体增强原子层中 p-Si (100) 和蓝宝石 (0001) 衬底上薄层的介电常数。在此过程中，基板温度保持在 200 C。沉积层为非晶体，漏电流大。
制造氧化镓层
半导体器件中使用的氧化镓制造方法有几种。 CW Wilmsen之后，可以说主要的方法是：(a) 化学氧化，(b) 热氧化，(c) 阳极氧化，(d) 等离子体氧化，以及 (e) 其它方法。也适用于干湿热氧化。几年来，Ga2O3 也可以使用块状晶体。
化学氧化
GaAs 典型的化学氧化剂是 HNO3、H2O2 和 H2O。化学氧化法被用作表面 GaAs 衬底清洁的一部分，而不是制造器件的氧化镓层。
氧化电化学(阳极)
半导体的氧化电化学阳极工艺类似于典型的电解质氧化层制造工艺。如果在半导体材料中出现空穴 - p 阳极工艺对型导电更有效。 n 类型必须产生促进氧化的空穴。更简单的方法是使用适当的光照射-光子能量 1.4 eV 到 5 eV )。光子能量的水平取决于半导体的能带间隙。
等离子氧化
通过 GaAs 用含氧气态等离子体氧化等离子体。氧气的来源是 O2、N2O 或 CO它是由射频线圈激发的。类似湿式阳极氧化工艺的直流偏置氧化。在未经热处理的氧化层中，发现几乎等比 Ga2O3 和 As2O3。攻击基材的离子会溅射表面，导致生长率降低，表面化学测量因砷组分的优先溅射而发生变化 。
干热氧化
GaAs 和 GaN 在氧气或氮气和氧气的混合物环境中进行干热氧化工艺。GaAs 很少进行干氧化。由于砷及其低热稳定性，工艺非常复杂。GaAs 典型的顶部氧化层由混合物组成：Ga2O3 GaAsO4 As2O3 而且很粗糙。出现在氧化物-砷化镓界面附近 Ga2O3 和元素 As。这些层是无定形的。氧化温度较高(高于 500 °C），氧化物是多晶的，相当粗糙。