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、化學穩定性優等特點。

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已經取得進展，并且已經開始實用化。通常由輕元素構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

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

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

電學性質方面，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p型歐姆接觸。

光學性質方面，AlGaN是直接帶隙半導體，具有很高的發光效率。在帶隙寬度方面，通過調整Al：Ga比例可以實現帶隙在3.39-6.024eV間可調，極大地覆蓋了紫外光區，并且包含了整個日盲區，目前GaN/AlGaN異質結構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光器件。目前，光學性質方面的優勢是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年里已經發展成為Ⅲ-Ⅴ族氮化物外延生長的主要技術。

1967年，Manasevit等研究者發現，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，這項技術有了更快的發展，采用MOCVD技術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。經過一段時間的持續發展，九十年代后，MOCVD已經成為了GaN、AlGaN等半導體材料及其相關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體和副產物；裂解反應的產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體在表面發生遷移和擴散，與到達襯底的NH3發生反應，在高溫反應下產生最終產物和副產物；隨后最終未反應的源分子，反應副產物等會在載氣的攜帶下，離開反應室，進入設備后續的尾氣處理流程。

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的正溴丙烷等溶劑清洗清洗，隨著對環保的管控和對產品可靠性的要求不斷提高，原有的傳統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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