利用雷射剝離法製作高導熱性氮化鎵微波高功率元件

Abstract

AlGaN/GaN HEMT 為功率電晶體之明日之星，但其高功率密度需有極佳導熱性之基板 相配合，才能充分展現其高功率特性。本計畫主要研究AlGaN/GaN HEMT 微波高功率元 件，並結合雷射剝離製程將元件磊晶層重新與氮化鋁基板結合，以獲得較佳的散熱特 性，改善元件之功率輸出特性及操作壽命。由於氮化鋁及氮化鎵極佳之基本材料特性如 寬能隙（分別為6.2 eV 及3.4 eV）、且氮化鎵具有高飽和漂移速率（3×107 ㎝/sec）和 高崩潰電場強度（5×106 V‧㎝-1）…等等，使得氮化鋁鎵╱氮化鎵異質接面極適合用在 高頻高功率電子元件的製作上。本計劃的研究包含AlGaN/GaN HEMT 高功率電晶體之製 作，雷射剝離製程的開發，以及元件特性之分析。將分別以有機金屬化學氣相沈積法磊 晶機，成長AlGaN/GaN HEMT 磊晶結構；完成元件之絕緣、歐姆接觸、次微米閘極、鈍 化層沈積及空氣橋製作；最後結合雷射剝離製程，將元件磊晶層和氮化鋁基板接合以取 得較佳之元件熱阻特性，並以直流及高頻量測分析對元件功率特性作分析。計畫最後預 計完成操作在14GHz、7.5W/mm 的AlGaN/GaN HEMT 高功率元件，並與瑞典Chalmers 大 學合作建立AlGaN/GaN HEMT 高頻等效電路模型。