AlGaN—來看看令人矚目的下一代功率電子材料！

鋁鎵氮(AlGaN),也稱為氮化鋁鎵,是由鋁、鎵、氮構(gòu)成的三元化合物,屬于氮化物半導體,是一種重要的寬帶隙半導體材料,此外還具有電子親和勢極低、化學穩(wěn)定性優(yōu)等特點。

SiC（碳化硅）和GaN（氮化鎵）作為功率電子器件晶體管的半導體材料的研發(fā)已經(jīng)取得進展，并且已經(jīng)開始實用化。通常由輕元素構(gòu)成的半導體的介電擊穿電阻較高，但是如果將GaN中的一部分Ga替換為較輕的Al并制成AlGaN（氮化鋁鎵），則將獲得具有優(yōu)異的介電擊穿電阻的晶體。因此，具有更高介電擊穿電阻的AlGaN作為下一代功率電子材料被寄予厚望。

一、AlGaN材料性質(zhì)

化學性質(zhì)方面，AlGaN材料繼承了AlN和GaN優(yōu)秀的化學穩(wěn)定性。在室溫下，不與水、強堿和強酸反應；在高溫下，與堿緩慢反應。優(yōu)秀的化學穩(wěn)定性決定了AlGaN基器件適用于多種極端環(huán)境。

物理性質(zhì)方面，AlGaN材料具有極高的熔點，導熱系數(shù)高。同時，該材料的質(zhì)地堅硬，非常適用于制備高溫高壓等環(huán)境中工作的器件。此外，AlN、GaN和AlGaN在晶格常數(shù)以及導帶價帶位置上有差距，因此在形成異質(zhì)結(jié)時，會產(chǎn)生自發(fā)的極化，并且表現(xiàn)出一定的壓電特性，可以用來制備壓電器件。再者，AlGaN材料還具有較大介電常數(shù)，因此也能用來制備高頻高功率器件。

電學性質(zhì)方面，電場強度在一定程度上對于AlGaN的電子遷移率影響較小，該特性使得AlGaN材料可以用來制備微波器件。由于材料真空電離能較高，且化學惰性很強，因此難以實現(xiàn)歐姆接觸，尤其是p型歐姆接觸。目前，主要通過在AlGaN表面額外生長一層p型GaN來實現(xiàn)p型歐姆接觸。

光學性質(zhì)方面，AlGaN是直接帶隙半導體，具有很高的發(fā)光效率。在帶隙寬度方面，通過調(diào)整Al：Ga比例可以實現(xiàn)帶隙在3.39-6.024eV間可調(diào)，極大地覆蓋了紫外光區(qū)，并且包含了整個日盲區(qū)，目前GaN/AlGaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)是日盲探測器的首選。此外，AlN的電子親和能只有0.6eV，在某些條件下甚至能為負值，這意味著Al組分較高的AlGaN材料可以制備高效率的發(fā)光器件。目前，光學性質(zhì)方面的優(yōu)勢是AlGaN材料吸引巨大研究熱情的主要原因。

二、AlGaN材料制備

金屬有機化合物化學氣相沉積（MOCVD）在過去的20年里已經(jīng)發(fā)展成為Ⅲ-Ⅴ族氮化物外延生長的主要技術(shù)。

1967年，Manasevit等研究者發(fā)現(xiàn)，金屬有機化合物三甲基鎵（CH3）3Ga和氫化物的氣相混合物，在H2氣氛中在600-700℃溫度下熱解，可以用來生長GaN材料，自此MOCVD進入了研究人員的視野。

在80年代之后，這項技術(shù)有了更快的發(fā)展，采用MOCVD技術(shù)可以在大襯底基片上沉積得到均勻的外延層，尤其在Ⅲ族氮化物生長領域。經(jīng)過一段時間的持續(xù)發(fā)展，九十年代后，MOCVD已經(jīng)成為了GaN、AlGaN等半導體材料及其相關(guān)器件的重要生長方法。

使用MOCVD設備生長AlGaN材料，其基本原理是將Ⅲ族元素金屬有機化合物源和Ⅴ族化合物的氮源，通過載氣進入反應室，并在反應室內(nèi)部充分混合，在反應室的反應分為多個步驟來完成：

首先是Ⅲ族源氣和氮源的裂解反應，TMGa和NH3通過反應生成反應前驅(qū)體和副產(chǎn)物；裂解反應的產(chǎn)物會沉積在底部襯底的表面，同時TMGa和NH3也會在進入反應室后，向襯底上逐步擴散；沉積在襯底上的前驅(qū)體在表面發(fā)生遷移和擴散，與到達襯底的NH3發(fā)生反應，在高溫反應下產(chǎn)生最終產(chǎn)物和副產(chǎn)物；隨后最終未反應的源分子，反應副產(chǎn)物等會在載氣的攜帶下，離開反應室，進入設備后續(xù)的尾氣處理流程。

三、功率電子清洗

目前，大量的功率半導體器件仍在采用傳統(tǒng)的正溴丙烷等溶劑清洗清洗，隨著對環(huán)保的管控和對產(chǎn)品可靠性的要求不斷提高，原有的傳統(tǒng)溶劑清洗已不能滿足功率電子。對此，合明提出新型的功率電子方案。

合明科技半水基清洗工藝解決方案，采用合明科技專利配方，可在清洗功率半導體器件凹槽內(nèi)存在大量的錫膏殘留的同時去除金屬界面高溫氧化膜，更含有保護芯片獨特的材料；配方材料親水性強，清洗后易于用水漂洗干凈。

歡迎使用合明科技半水基清洗劑清洗功率電子。

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