國儀量子電鏡在 GaN HEMT 器件柵極凹槽形貌分析的應(yīng)用報(bào)告

一,、背景介紹

在現(xiàn)代功率電子與微波射頻領(lǐng)域,，氮化鎵高電子遷移率晶體管（GaN HEMT）器件憑借其高電子遷移率,、高擊穿電場,、低導(dǎo)通電阻等優(yōu)異特性,，成為提升系統(tǒng)效率、實(shí)現(xiàn)小型化與高性能化的關(guān)鍵組件,。在 5G 基站的射頻功率放大器中,，GaN HEMT 器件能夠高效處理高頻信號(hào),，提高信號(hào)傳輸質(zhì)量；在新能源汽車的車載充電器和逆變器里,，可大幅提升電能轉(zhuǎn)換效率。

柵極作為 GaN HEMT 器件的核心結(jié)構(gòu),，其凹槽形貌對(duì)器件性能有著決定性影響,。精確控制的柵極凹槽形貌有助于優(yōu)化器件的閾值電壓、降低柵極泄漏電流,、提高器件的跨導(dǎo)和開關(guān)速度,。例如，合適深度與寬度的凹槽能有效調(diào)控二維電子氣（2DEG）的分布,，增強(qiáng)柵極對(duì)溝道電流的控制能力,，提升器件的功率密度。然而,，在實(shí)際制造過程中,，受光刻、刻蝕等工藝條件的限制,，柵極凹槽形貌易出現(xiàn)偏差,，如凹槽深度不均勻、邊緣粗糙,、底部不平坦等問題,。這些形貌缺陷會(huì)導(dǎo)致器件性能的不一致性，降低產(chǎn)品良率,，增加生產(chǎn)成本,。因此，精準(zhǔn)分析 GaN HEMT 器件柵極凹槽形貌,，對(duì)優(yōu)化制造工藝,、提升器件性能、推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展至關(guān)重要,。

二,、電鏡應(yīng)用能力

（一）微觀形貌成像

國儀量子 SEM3200 電鏡具備高分辨率成像能力，能夠清晰呈現(xiàn) GaN HEMT 器件柵極凹槽的微觀形貌,?？删_觀察到凹槽的形狀，判斷其是否為理想的矩形,、梯形或存在變形,；呈現(xiàn)凹槽邊緣的銳利程度，確定是否有鋸齒狀或圓角現(xiàn)象,；展示凹槽底部的平整度,，判斷有無凹凸起伏,。通過對(duì)微觀形貌的細(xì)致成像，為評(píng)估凹槽質(zhì)量提供直觀依據(jù),。例如,，邊緣銳利且底部平坦的凹槽有利于精確控制 2DEG 分布，提升器件性能,。

（二）尺寸測(cè)量與分析

借助 SEM3200 配套的圖像分析軟件,，能夠?qū)艠O凹槽的關(guān)鍵尺寸進(jìn)行精確測(cè)量。測(cè)量凹槽的深度,、寬度,、長度等參數(shù)，計(jì)算不同位置的尺寸偏差,。通過統(tǒng)計(jì)分析這些尺寸數(shù)據(jù),，評(píng)估凹槽形貌的一致性。例如,，較小的深度偏差意味著凹槽深度均勻,，有利于實(shí)現(xiàn)器件性能的一致性。精確的尺寸測(cè)量與分析為工藝優(yōu)化提供量化數(shù)據(jù)支持,。

（三）形貌與性能關(guān)聯(lián)研究

SEM3200 獲取的柵極凹槽微觀形貌和尺寸數(shù)據(jù),，結(jié)合器件的電學(xué)性能測(cè)試結(jié)果，能夠輔助研究凹槽形貌與器件性能之間的關(guān)聯(lián),。分析凹槽形貌參數(shù)對(duì)閾值電壓,、泄漏電流、跨導(dǎo)等電學(xué)性能指標(biāo)的影響規(guī)律,。例如,，發(fā)現(xiàn)凹槽深度的增加會(huì)導(dǎo)致閾值電壓降低，為通過優(yōu)化凹槽形貌提升器件性能提供理論指導(dǎo),。

三,、產(chǎn)品推薦

國儀量子 SEM3200 鎢燈絲掃描電鏡是 GaN HEMT 器件柵極凹槽形貌分析的理想設(shè)備。它具有良好的分辨率,，能清晰捕捉到柵極凹槽微觀形貌的細(xì)微特征和尺寸變化,。操作界面人性化，配備自動(dòng)功能,，大大降低了操作難度,，即使經(jīng)驗(yàn)不足的研究人員也能快速上手，高效完成分析任務(wù),。設(shè)備性能穩(wěn)定可靠,，長時(shí)間連續(xù)工作仍能確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性與重復(fù)性。憑借這些優(yōu)勢(shì),，SEM3200 為 GaN HEMT 器件制造企業(yè),、科研機(jī)構(gòu)提供了有力的技術(shù)支撐,，助力優(yōu)化制造工藝、提升器件性能,，推動(dòng)功率電子與微波射頻產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步與發(fā)展,。