第一章 簡介

第一章 簡介

1.1 　 AlGaN/GaN 異質結構場效電晶體

AlGaN/GaN異質結構場效電晶體近年來在高頻、高功率微波領域上 一直是一個熱門的研究課題。因氮化鎵（GaN）所具有的寬能障(bandgap)、

高崩潰電壓(breakdown field)、高峰值電子速度(peak electron

velocity)、高電子終端速率（saturation velocity）以及化學惰性大、鍵 結力強、熱穩定性佳等特性， 所以非常適合用作電源供應器、功率微波放 大器、低雜訊微波放大器以及高溫元件。

此外，氮化鎵材料具有獨特的極化效應^[3]~[9]，包括自發極化

(spontaneous polarization)與壓電極化(piezoelectric polarization)。

在沒有摻雜質的情況下，極化效應可使AlGaN/GaN異質結構在界面附近就會 自動感應形成二維電子氣(Two dimensional electron gases)，其濃度大小 與極化強弱有關。對於高鋁成分的AlGaN/GaN異質結構，其二維電子氣平板 電子濃度(sheet carrier concentration)很輕易達到 以上，

這較傳統AlGaAs/GaAs系列異質結構的二維電子氣濃度高出一個數量級。如 此高的二維電子氣平板電子濃度使得AlGaN/GaN系列的高速場效電晶體能夠 輸出大電流工作。

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0 .

1 × cm⁻

在製作積體電路時，電晶體之臨界電壓（threshold voltage）為電路 設計中一重要參數，但臨界電壓之大小通常在磊晶時即已確定，為配合電路 設計之精確常會希望臨界電壓可調變，而利用感應耦合電漿蝕刻(ICP)控制 閘極掘入深度可達到控制臨界電壓之目的，本論文即就此一課題作一討論與 研究。

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1.2 　 論文組織

第二章為感應耦合電漿蝕刻與 AlGaN/GaN HFET，我們將介紹氮化鎵之 基本材料性質、AlGaN/GaN HFET 閘極工作原理與感應耦合電漿蝕刻基本原 理。第三章是元件製程與量測方法，本章介紹元件的製程內容、原理以及量 測方法。第四章為結果與討論，本章先探討不同掘入蝕刻（recess etch）

條件之蝕刻能力，然後由量測各項元件特性之結果分析掘入蝕刻所造成之影 響，後半探討蝕刻損傷（etch damage）之修補。最後，本研究之結論在第 五章。

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