基于LPCVD-SiNx柵介質的AlGaN-GaNMIS-HEMTs器件及其界面特性研究.pdf

1、氮化鎵（GaN）寬禁帶半導體是當前功率器件領域研究的熱門，相比于傳統(tǒng)硅基功率器件，AlGaN/GaN異質結場效應晶體管（HFET）具有高擊穿電壓、低導通損耗以及高工作頻率等特點，在功率轉換、微波通信領域展現(xiàn)出極其突出的應用潛力和優(yōu)勢。相對于傳統(tǒng)肖特基柵高電子遷移率晶體管（HEMT），AlGaN/GaN MIS-HEMT器件具有更低的柵泄漏電流和更大的柵壓擺幅，更適宜高壓、大功率以及高可靠性要求的工作環(huán)境，因而成為當前AlGaN/GaN

2、HFET研究中的重點。然而，MIS-HEMT中柵介質的引入形成了新的柵介質/氮化物（III-Ntride）界面，其存在的界面態(tài)和固定電荷將導致器件的性能惡化和可靠性問題，比如閾值回滯、電流崩塌以及閾值電壓負向偏移等，所以選擇合適的柵介質材料和界面處理工藝是提高AlGaN/GaN MIS-HEMT器件性能和可靠性的關鍵所在?；诖?，本論文采用高溫條件下低壓化學氣相淀積（LPCVD）生長的氮化硅（SiNx）作為AlGaN/GaN MIS-H

3、EMT的柵介質，對器件及其界面特性展開研究，主要研究內容如下：
　?。?）基于中科院微電子所四室的寬禁帶半導體工藝線，實驗采用不同淀積溫度和退火溫度實現(xiàn)了LPCVD-SiNx的制備，對其禁帶寬度、擊穿電場以及與GaN的導帶帶階等介質性能進行了表征，其中650℃淀積830℃退火的20nm SiNx展示出了~13MV/cm的介質擊穿電場和2.75eV的GaN導帶帶階。進而實驗采用650℃下淀積生長的LPCVD-SiNx作為AlGaN/

4、GaN MIS-HEMT的柵介質，并完成了相關器件的制備，該MIS-HEMT展示出了~1010的開關電流比，超過12V的柵電壓擺幅，20μm漂移區(qū)長度對應的擊穿電壓為878V。
　?。?）通過脈沖轉移I-V法和變頻變溫C-V測試，對LPCVD-SiNx/III-Ntride界面態(tài)分布進行表征，并且采用精確的閾值電壓測試方法和能帶模擬提取了LPCVD-SiNx/III-Ntride等效界面固定電荷密度。最后，測試獲取了EC-ET=0