氟基等離子體處理對(duì)AlGaN-GaN HEMT的影響研究.pdf

1、近些年來,以GaN為代表的第三代半導(dǎo)體材料憑借其禁帶寬度大、電子飽和速度高、導(dǎo)熱性能好等優(yōu)點(diǎn),在高溫、大功率、微波器件領(lǐng)域擁有很大發(fā)展?jié)摿?其中,AlGaN/GaN HEMT在無線通信和雷達(dá)領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。氟等離子體處理被廣泛用于GaN器件的柵槽刻蝕工藝以及制作增強(qiáng)型器件工藝中,因此對(duì)氟基等離子體處理AlGaN/GaN HEMT器件進(jìn)行研究非常必要。本論文通過以下三個(gè)方面對(duì)氟等離子體處理的AlGaN/GaN HEMT進(jìn)行探索與研

2、究:
　　1、基于目前制作柵場(chǎng)板使用的氟等離子體柵槽刻蝕工藝,采用不同的氟等離子體處理時(shí)間在器件的柵下進(jìn)行氟等離子體處理,研究了不同的氟等離子體處理時(shí)間對(duì)AlGaN/GaN HEMT的影響。本文主要對(duì)比了50W低刻蝕功率下三種氟等離子體處理時(shí)間的器件:分別是20s、100s和180s,研究發(fā)現(xiàn)三種器件的飽和電流和閾值電壓變化不大;在擊穿電壓方面,50W,100s氟等離子體處理時(shí)間的器件擊穿電壓最高,比20s氟等離子體處理時(shí)間的器件

3、提高75％,并且肖特基反向泄漏電流下降一個(gè)數(shù)量級(jí);由于三種器件的氟等離子體處理功率較小,因此通過脈沖測(cè)試,三種器件的電流崩塌量相差不大,都在10%以內(nèi)。
　　2、基于目前利用氟等離子體處理制作增強(qiáng)型器件的工藝中引入過多缺陷的問題,本文采用不同的氟等離子體處理功率在器件的柵下進(jìn)行氟等離子體處理,研究了不同的氟等離子體處理功率對(duì)AlGaN/GaN HEMT的影響。首先從直流角度對(duì)比了不同的氟等離子體處理功率對(duì)器件特性的影響,研究發(fā)現(xiàn)隨

4、著處理功率的增強(qiáng),器件的閾值電壓正向移動(dòng)幅度增加,飽和電流與跨導(dǎo)峰值下降明顯,經(jīng)過退火處理,器件的閾值電壓、飽和電流與跨導(dǎo)峰值得到部分恢復(fù),肖特基反向泄漏電流得到提高,證實(shí)了氟等離子體處理的器件特性在高溫環(huán)境中存在不穩(wěn)定性。之后通過CV特性分析,研究了不同氟等離子體處理功率下器件中所產(chǎn)生的缺陷與損傷,發(fā)現(xiàn)處理功率越高,缺陷濃度與損傷程度都會(huì)增大,退火可以修復(fù)大部分損傷。
　　3、為了提高器件的擊穿電壓,制作了一種輕摻雜漏的LDD

5、HEMT。首先通過Silvaco仿真軟件進(jìn)行了二維電場(chǎng)仿真,得到柵極的漏側(cè)邊緣的峰值電場(chǎng)強(qiáng)度明顯降低,由5×106V/cm減小到了3.5×106V/cm。通過流片實(shí)驗(yàn)并測(cè)試分析,與常規(guī)HEMT相比,LDD HEMT的飽和電流略有降低,閾值電壓與跨導(dǎo)峰值變化不大;從泄漏電流的角度,LDD HEMT的柵極反向漏電流比常規(guī)HEMT減小了一個(gè)數(shù)量級(jí),擊穿電壓由130V提高到了175V,提高幅度達(dá)到36%。最后進(jìn)行了可靠性分析,通過脈沖測(cè)試顯示,