在最近十年，GaN 和它的合金化合物氮化銦，氮化鋁為我們帶來 許多的研究題目和應用，例如功率電子，微波電子，壓電的傳感器，
雷射二極體(LD)和發白光的二極體(LED)。這些獨一無二的特性使 III-氮化合物半導體被應用在一些傳統化合物或矽半導體沒辦法被使用 的特定方面。化學惰性讓III-氮化物元件能在高溫和高壓環境內正常 工作，而且具有較堅固的物理性質也對於晶圓和花費的成本是一個極 大的優勢。圖1-1 顯示能帶隙與各種化合物半導體中對晶格常數的比 較。氮化銦，氮化鎵和氮化鋁的能隙是0.8 e， 3.2 eV 和 6.2 eV, 其 範圍是在可見光和紫外光。圖1-2 顯示電壓和自然極化對 2DEG 的濃 度的影響，對2DEG[4]的主要的影響是極化作用。實際上，由於電壓 和自然極化作用，在沒有摻雜情況下可以獲得高的片載子濃度。在氮 化鋁鎵/氮化鎵界面由於晶格不匹配產生較大的應力。晶格不匹配在
雙軸壓力和應力產生壓電極化作用Pz [5]-[6]。表 1-1 顯示 FET 或 HFET 不同的化合物半導體包括矽，砷化鎵，磷化銦，碳化矽 和氮 化鎵基材的比較，HFET 在氮化鎵的基材上證明有較好的電子速度和
二維電子氣濃度。由於有較寬的能帶隙，較高的電子濃度和飽和速 度，最重要的是氮化鎵基底場效電晶體較適合應用在微波功率電子和 直流功率電子。III-V 族元件容易被閘極表面的狀況影響。當閘極的 面積縮小時，粒子和汙染物會容易損壞一個元件。鈍化層能保護在操 作、處理和資料的量測期間所損害的元件。通常被用的鈍化材料是 Si3N4。在這個作業中，使用 PECVD 來成長氮化矽鈍化層而添加的前 驅物為SiH4，NH3，Ar 和 N2 [9]-[10]。
圖 1-1 在各種化合物半導體內能隙對晶格常數的比較
圖 1-2(a)： GaN HEMT 中的總極化
圖1-2(b) 這些極化如何影響 AlGaN/GaN HEMT 內 2DEG 的濃度
表1-1 比較各種化合物半導體的FETs
近年來，很多報告提出了所謂的電場工程學，經由這過程的修改 可降低最大電場。場極板是簡單且有效的方法來減少電場峰值和增加 元件[11]-[15]崩潰電壓的一種有效方法。不過，這項技術將同時產生 許多寄生電容和一個更複雜的的過程。另外，一些報告已經證實透過 光學微影處理可使Γ 閘極的長度為 1μm，並且使功率明顯的提升。然 而，1 μm Γ 型閘極技術的過程也是非常複雜，這些過程包括兩次光學 微影，另外介電層的沉積和蝕刻對形成1 μm Γ 閘極是必要的。在這 項研究過程中，很多報告證明這項技術較傳統T 型閘極形成次微米 Γ 閘極容易並且能改進元件崩潰電壓和功率特性。與1 μm 閘極的 Γ 閘
極的技術比較中，次微米過程算是比較簡單，只使用一次E-beam 微 影過程來形成在GaN HEMT 上的 Γ 閘極。Γ 閘極的過程幾乎類似傳 統T 閘極，因此額外的寄生電容 Cgs和 Cgd增加較不明顯。所以，這 項Γ 型閘極的技術能保持原先元件高頻性能並且同時改進崩潰電壓 的優點。因此，III-氮化物 化合物半導體在未來有很大的機會成為光 電應用的替補材料。
在第二章，我們將描述元件的製造過程與架構包括高台隔離，源
極和汲極金屬化，閘極金屬化和使用Γ 閘極縮短閘極長度的過程。
在第三章中，我們描述實驗結果和討論，包括直流特性，和直流 特性的敏感度，fT和fmax，功率特性和雜訊特性(不同的 Si3N4的傳統 閘極和Γ 型閘極)
最後，我們在第四章為這篇論文做一個結論。