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

集微網消息，現如今是人工智能、無人駕駛汽車、5G等高新技術的發展浪潮，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)）的發展異常迅猛。

氮化鎵產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器件的主要優點并在功率和射頻等器件中優勢相當明顯。

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

為此，華虹宏力申請了一項名為“硅半導體產品和氮化鎵產品的混合生產的方法”的發明專利（申請號：201910418758.X），申請人為上海華虹宏力半導體制造有限公司。

圖1 混合生產方法流程圖

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

步驟一 提供生產線及原材料

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

步驟二 混合生產

圖2 氮化鎵產品的器件結構圖

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

其中氮化鎵外延層102的多層結構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的外延生產過程中，選用三甲基鎵作為鎵源，氨氣作為氮源。在生產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，共用硅半導體產品生產線的設備完成后續的氮化鎵產品的生產。后續工藝包括形成氮化鎵產品的柵極105，源極106和漏極107的步驟，其中氮化硅層104a作為鈍化層。而硅半導體產品直接采用硅半導體產品的生產線的設備進行生產。

華虹宏力提供一種硅半導體產品和氮化鎵產品的混合生產的方法，該方法不僅可以降低氮化鎵產品的生產成本，還能實現氮化鎵產品和硅半導體產品的集成。雖然全球半導體產業是歐美等國家領先，但國內企業后來居上，其實力不容小覷。