无凹陷增强模式超薄势垒AlGaN/GaN MIS-HEMT的钝化工程技术

《IEEE Transactions on Electron Devices》：Passivation Engineering for Recess-Free Enhancement Mode Ultrathin-Barrier AlGaN/GaN MIS-HEMT

　　

摘要：

系统研究了不同钝化方案对超薄势垒氮化镓（GaN）金属-绝缘体-半导体（MIS）高电子迁移率晶体管（HEMT）的影响，该晶体管采用了混合铁电电荷陷阱栅极堆栈（FEG-HEMT）结构，以实现低等离子体损伤的AlGaN无凹陷制备工艺。50纳米低压化学气相沉积（LPCVD）SiN钝化层的超薄势垒FEG-HEMT由于引入了Si供体原子和高质量的界面，其器件性能得到了显著提升。此外，铁电电荷陷阱栅极堆栈在提高阈值电压方面发挥了关键作用。结果表明，该器件具有高达866 mA/mm的最大电流密度、低导通电阻（9.08 Ω?mm）、2.062V的较高阈值电压以及900 V的高关断状态漏极击穿电压（在1μ A/mm的条件下）。此外，还研究了不同温度下的电流退化情况，50纳米LPCVD-SiN器件在1000秒的条件下仅表现出1.98%的电流退化。