用于功率转换和传输的新型氮化镓电力电子产品正在开发中。在电动和混合动力汽车(EV和HEV)等电动交通工具中，这些设备正变得越来越重要，设备成本和效率对它们的成功至关重要。氮化镓的高迁移率和高击穿电压使其成为理想的功率器件材料。特别是，发生在AlGaN/GaN界面的二维电子气体允许非常有效的器件。然而，AlGaN层需要栅极上的负电压来关闭。这种“d模式”或“正常开启”设备不符合故障安全设计标准，因此有强大的动力开发“e模式”或“正常关闭”设备。有几种策略来创建这样的器件，使用AlGaN的凹槽蚀刻是一个突出的策略。此外，还需要栅极介质层来限制泄漏电流。
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图1所示。e型GaN-on-silicon功率器件。使用凹槽蚀刻和栅极介质可以实现低泄漏和低功率损耗的正常关闭器件。如ALD和ALE等原子尺度加工技术需要控制蚀刻和沉积，并且对敏感界面的损伤较小。
图1所示为e型硅上gan功率器件的横截面示意图。请注意，不同的设计有不同深度的凹槽蚀刻，从几乎没有凹槽到完全去除AlGaN势垒层，甚至部分去除GaN沟道。在所有这些情况下，都需要高质量的电介质和电介质的高质量接口，以实现低泄漏和低功率损耗的e模式设备。与其他半导体相比，氮化镓表面是电子工业中对工艺最敏感的一种。因此，应用过程的精确控制是必要的。凹槽刻蚀和栅介质沉积存在一些挑战，我们将进一步讨论。对于凹槽蚀刻，需要将GaN层蚀刻到下面的GaN层。这种AlGaN层很薄，通常为20-30 nm，对于经典的蚀刻过程来说，GaN没有固有的选择性。因此，为了在完整的200毫米晶圆上获得满意的蚀刻结果，一个极其均匀、可重复和缓慢的蚀刻速率是至关重要的。对于介质沉积，必须在凹槽结构中沉积薄的共形介质。 For both the etch and the deposition the processes should have low damage and result in high-quality interfaces with low defect levels. Plasma processes are desirable here to allow for directional etching and to help deposit high-quality layers at modest thermal budget. The reactive species in the plasma such as radicals and ions mean that etching is facile and high-quality material can be deposited as well. However, it also means that the energy and fluxes of the species must be carefully managed to limit damage to the device.
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