砷化镓的制造工艺：
1.主动层的形成：
由于目前砷化稼器件市场定位以高性能特性取胜,因此器件皆以异质接面方式成长为主,以求达到最佳的器件功能,目前器件以理及为市场主流,主要都是以磊晶成长方式完成。在磊晶方面,由于砷化稼器件特性取决于磊晶层的品质的好坏,所以需要成长出品质非常好的磊晶层,才能得到良好的器件特性。而要成长出良好的砷化稼磊晶品质,目前最普遍的是以或等方式成长,因为这些方式可以精准的控制磊晶纯度、厚度、掺杂浓度、元素成分,且有平整的薄膜表面,及良好的异质接面特性,并且有效的降低缺陷集成度。而硅制造工艺目前主要以离子布植形成主动层,即使是有磊晶成长,皆是以为主,并无精确控制其接口成分的必要性。另外目前新兴以硅锗材料为主的制造工艺,其磊晶成长主要以技术为主,成长时需在工艺技术中使用选择性成长方式以便与技术集成,因此并无像砷化稼磊晶一般有专业代工厂成长磊晶层。
2.微影制造工艺：
砷化稼制造工艺中有干式蚀刻和湿式蚀刻,其中湿式蚀刻应用在一些砷化稼材料本身的蚀刻上,为制造工艺上极为关键的步骤。砷化稼湿式蚀刻基本上有非等方向的本质,其使用的蚀刻化学溶液和硅制造工艺不同,如硅是使用硝酸与氢氟酸的混合溶液来进行蚀刻,而砷化稼可以用磷酸、双氧水与水的混合溶液蚀刻。比较特别的是,由于砷化稼为二元化合物,在不同面蚀刻后形状会不一样,随着不同平面、不同方向、不同溶液侵蚀,蚀刻后的形状可能为字型,亦可能为底切形状。不同形状对金属导线连接会有影响,例如跨平台端的导线是底切那面的话,就会发生断线问题,另外不同的蚀刻后平面形状对器件的电性也会有影响,所以在光罩金属线路设计上,需要特别注意蚀刻的非等方向性。在干式蚀刻方面,一般硅在制造过程中会蚀刻材料层硅、氧化层、介电层和金属等材料,而砷化稼器件制造工艺中的干式蚀刻主要是以一族半导体材料、介电层和光阻等为主,一般金属并不以干式侵蚀。而使用的机台和硅制造工艺类似,通常普遍使用的设备为活性离子反应器,和感应祸合式电浆蚀刻机,等,蚀刻不同材料时所用的反应气体不同,如硅制造工艺中要蚀刻硅或是二氧化硅时,使用四氟化碳凡和氧气,而砷化稼制造工艺中蚀刻砷化稼使用三氯化硼或六氟化硫凡等,蚀刻光阻则使用氧气电浆其中孔洞一蚀刻及氮化稼材料蚀刻时需要较高的蚀刻速率,通常以蚀刻为主。在一般微影制造工艺方面,砷化稼也有很多和硅制造工艺不同的地方,目前砷化稼代工以英寸及英寸较多,大部分工艺技术是使用步进机来曝光形成高分辨率的图案,而有少数几层制造工艺,如的巧微米以下的门极制造工艺,是使用电子束微影工艺技术,此外半导体后段背面处理工艺技术,则是使用接触式曝光机助完成。在光源方面,目前砷化稼是使用一的灯源,而在硅厂商中小线宽工艺技术使用的深紫外线光源,由于目前造价昂贵,且砷化稼小线宽需求量不是很大,因此一般砷化稼厂商很少使用此光源。在半导体载具方面,目前硅基板最大尺寸为英寸,而砷化稼最大只有英寸,且由于砷化稼半导体较硅半导体易碎,所以机台在自动置人砷化稼半导体时,移动速度需要较慢,才不会导致砷化稼芯片碎裂,因此虽然砷化稼使用的一步进机大致与硅使用者相同,机台的载具仍需经过特殊改装。由于砷化镶目前只有英寸厂,因此步进机大半都是选购硅英寸厂旧机器改装。在光学微影部分,最特别的是砷化稼器件中的门极金属,基于器件功能要求线宽须小于微米,同时需形成型门极以降低电阻,所以需要用到电子束一微影技术。电子束微影系统的优点在于可以曝出非常精准、高分辨率及尺寸很小的线宽,约小于巧微米,同时重复性及正品率皆高,但是缺点为机台造价昂贵且量产速度较慢。由于砷化稼目前只有这一道门极制造工艺需要用到电子束微影系统,所以较不会影响到产能。在电子束微影光阻选择方面,一般是使用系列,通常需使用多层光阻制造工艺,以达到小线宽、型门极、掀离。
砷化稼制造工艺中有干式蚀刻和湿式蚀刻,其中湿式蚀刻应用在一些砷化稼材料本身的蚀刻上,为制造工艺上极为关键的步骤。砷化稼湿式蚀刻基本上有非等方向的本质,其使用的蚀刻化学溶液和硅制造工艺不同,如硅是使用硝酸与氢氟酸的混合溶液来进行蚀刻,而砷化稼可以用磷酸、双氧水与水的混合溶液蚀刻。比较特别的是,由于砷化稼为二元化合物,在不同面蚀刻后形状会不一样,随着不同平面、不同方向、不同溶液侵蚀,蚀刻后的形状可能为字型,亦可能为底切形状。不同形状对金属导线连接会有影响,例如跨平台端的导线是底切那面的话,就会发生断线问题,另外不同的蚀刻后平面形状对器件的电性也会有影响,所以在光罩金属线路设计上,需要特别注意蚀刻的非等方向性。在干式蚀刻方面,一般硅在制造过程中会蚀刻材料层硅、氧化层、介电层和金属等材料,而砷化稼器件制造工艺中的干式蚀刻主要是以一族半导体材料、介电层和光阻等为主,一般金属并不以干式侵蚀。而使用的机台和硅制造工艺类似,通常普遍使用的设备为活性离子反应器,和感应祸合式电浆蚀刻机,等,蚀刻不同材料时所用的反应气体不同,如硅制造工艺中要蚀刻硅或是二氧化硅时,使用四氟化碳凡和氧气,而砷化稼制造工艺中蚀刻砷化稼使用三氯化硼或六氟化硫凡等,蚀刻光阻则使用氧气电浆其中孔洞一蚀刻及氮化稼材料蚀刻时需要较高的蚀刻速率,通常以蚀刻为主。在砷化稼和器件制造工艺中,需要有门极蚀刻工艺技术,可以减少门极和源极间电阻,并且增加器操作时的崩溃电压,但此制造工艺需要准确的控制蚀刻深度及蚀刻后表面的平整度,临界电压才会平均,也不会有表面状态而造成漏电流及电流无法截止的状况,硅并没有此门极蚀刻制造工艺。此制造工艺目前可使用干式和湿式蚀刻的方式来蚀刻门极,湿式蚀刻不会造成表面材料的伤害,但是整片蚀刻深度不均匀,且再现性较差、较不稳定,目前解决办法可以在中间多成长一层蚀刻停止层,可以有效的控制蚀均匀刻深度。而干式蚀刻虽有较佳的选择性侵蚀,可以均匀的控制蚀刻深度,并且再现性较高,但是有可能造成表面的伤害和污染,目前可以在干式蚀刻加溶液稍湿式蚀刻,以减少表面伤害,并得较佳的侵蚀均匀度。而砷化稼器件中,对表面状态较不敏感的低噪声放大器,可以使用干式蚀刻来蚀刻门极,因为器件信道层在磊晶层内,对表面状态较不影响,而用在高功率的,对器件表面状态较敏感,所以必须使用湿式蚀刻。
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