아시아 지역 대학으로부터 n⁺-GaN regrowth 공정 주문을 받았습니다. 700도 수준으로 낮은 온도에서 Source/Drain 영역에만 n⁺-GaN을 selective area growth 하는 n⁺-GaN regrowth는 ohmic metal RTA 없이 non-annealed ohmic contact이 가능하고 contact resistivity를 0.1 Ω-mm 이하로 낮출 수 있는 아이브이웍스만의 special epitaxy 서비스입니다. 아이브이웍스는 기업고객만이 아니라 대학 연구실의 소량 공정 의뢰에도 빠르게 대응합니다. n⁺-GaN regrowth와 p-GaN regrowth 등 다양한 구조의 에피웨이퍼 서비스를 https://www.domm.ai/epidesign 에서 실시간으로 디자인하고 바로 견적을 조회할 수 있습니다.

아이브이웍스에서는 고객에게 패턴 웨이퍼를 받으면 가장 먼저 SEM 측정을 이용해 selective regrowth 될 Source/Drain 영역의 etching 표면을 확인합니다.

Can n⁺-GaN Regrowth on a Rough Etched Surface?

이번에 공정 의뢰 받은 패턴 웨이퍼는 mask 영역을 SiO₂로 패터닝 하였습니다. SiO₂와 SiN 모두 아이브이웍스의 selective area regrowth에 최적의 mask 물질이라 regrowth 후 mask 영역에는 아무것도 성장 되지 않고 오직 Source/Drain 영역에만 n⁺-GaN이 성장됩니다.

이번 고객의 패턴 웨이퍼는 Source/Drain 영역의 etching 표면이 타 고객들의 웨이퍼 보다 좀 더 러프한 것으로 확인됩니다. Etching 공정은 고객들마다 다양하기 때문에 etching 표면 상태가 조금씩 다를 수 있습니다. 그래서 저희는 etching 표면 영향을 최소화하기 위해 regrowth 초기에 리커버리가 최대한 될 수 있는 초기 성장 조건을 적용합니다. 아이브이웍스의 경험으로는 etching 표면에 mask 물질(SiO₂ or SiN)이 남아있는 경우를 제외하고 대부분 리커버리가 가능합니다.

아이브이웍스에서는 고객 웨이퍼에 n⁺-GaN regrowth를 하기 전에 n-doping 조건을 확인하기 위한 n-GaN Test 웨이퍼를 고객이 제공한 웨이퍼와 동일한 물질, 동일한 구경의 웨이퍼를 이용해 n⁺-GaN regrowth에 적용할 동일한 성장 조건에서 성장해 결과를 확인한 후 고객 웨이퍼를 성장하기 때문에 공정의 정확도가 매우 높습니다.

이번 고객이 제공한 패턴 웨이퍼와 동일하게 4인치 SI-SiC 웨이퍼를 사용해 n-GaN test 성장한 결과 정확한 growth rate과 n-type doping 특성이 확인되었습니다. n-doping 1.26e20 cm^-3으로 충분한 도핑이 확인되어 이 조건 그대로 고객의 패턴 웨이퍼에 성장을 진행합니다. 아이브이웍스는 자체 개발한 Hybrid-MBE를 이용해 n⁺-GaN을 성장합니다. 현재 4세대 Hybrid-MBE까지 개발되어 2인치, 4인치, 6인치, 8인치, 12인치 구경까지 n⁺-GaN regrowth를 대응할 수 있습니다.

Hybrid-MBE는 N source를 N₂ plasma source와 NH₃ gas injection source를 Hybrid로 사용할 수 있는 시스템입니다. N₂ plasma를 사용하면 atomic N을 직접 공급할 수 있어서 정교한 V/III 비율 조절이 가능하고 Hydrogen 부산물이 발생하지 않아 박막 내 Hydrogen 침투 양을 최소화할 수 있습니다. 하지만 atomic N 발생 효율에 한계가 있어 성장 속도를 빠르게 할 수 없고 넓은 면적에 대한 균일도 확보가 어렵습니다. NH₃ Gas injection을 이용하면 대량의 N을 넓은 면적에 균일하게 공급할 수 있어 N-rich 성장 조건으로 성장 속도를 빠르게 하고 넓은 구경에서 균일한 박막을 성장할 수 있습니다. 그리고 Hybrid-MBE의 NH₃ gas injection 조건에서 최고의 장점은 바로 selective area growth가 완벽하게 구현된다는 점입니다.

Source/Drain 영역에만 완벽하게 n⁺-GaN이 selective area growth 되는 Hybrid-MBE는 고객들의 후속 공정을 단순화해 주는 최고의 기술입니다.

고객에게 제공받은 패턴 웨이퍼의 etch 영역이 러프했지만 아이브이웍스의 Hybrid-MBE와 regrowth 기술로 완벽하게 n⁺-GaN regrowth가 완료되었습니다. Mask 영역에는 아무것도 성장이 안되는 selective area growth가 완벽하게 구현되었고 Source/Drain 영역에만 성장된 n⁺-GaN은 80nm 두께에 맞춰 2D-mode 성장이 되어 2DEG side-wall과 epitaxial contact 되도록 성장이 완료되었습니다.

균일하게 성장되었는지 n⁺-GaN regrowth 완료된 4인치 웨이퍼의 여러 부분을 위치별로 정밀 측정한 후 고객에게 납품하기 위해 포장을 준비합니다.

4인치 GaN HEMT on SiC의 Source/Drain 영역에 n⁺-GaN을 selective regrowth 완료한 웨이퍼를 진공 포장한 후에 고객에게 발송 완료했습니다. 아이브이의 n⁺-GaN regrowth는 2인치 웨이퍼부터 12인치 웨이퍼까지 GaN HEMT on Si, SiC, Sapphire 모두 대응이 가능합니다.

문의 │아이브이웍스 홈페이지 QNA 또는 www.domm.ai/contact