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高阈值电压低界面态增强型Al2O3/GaN MIS-HEMT
引用本文:李茂林,陈万军,王方洲,施宜军,崔兴涛,信亚杰,刘超,李肇基,张波.高阈值电压低界面态增强型Al2O3/GaN MIS-HEMT[J].半导体技术,2019,44(4):265-269,290.
作者姓名:李茂林  陈万军  王方洲  施宜军  崔兴涛  信亚杰  刘超  李肇基  张波
作者单位:电子科技大学 电子科学与工程学院,成都,610054;电子科技大学 电子科学与工程学院,成都,610054;电子科技大学 电子科学与工程学院,成都,610054;电子科技大学 电子科学与工程学院,成都,610054;电子科技大学 电子科学与工程学院,成都,610054;电子科技大学 电子科学与工程学院,成都,610054;电子科技大学 电子科学与工程学院,成都,610054;电子科技大学 电子科学与工程学院,成都,610054;电子科技大学 电子科学与工程学院,成都,610054
基金项目:四川省青年科技基金;广东省科技重大专项;中央高校基本科研业务费专项
摘    要:采用高温热氧化栅极凹槽刻蚀工艺并结合高温氮气氛围退火技术,制备出了高阈值电压的硅基GaN增强型Al_2O_3/GaN金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管(MIS-HEMT)。采用高温热氧化栅极凹槽刻蚀工艺刻蚀AlGaN层,并在AlGaN/GaN界面处自动终止刻蚀,可有效控制刻蚀的精度并降低栅槽表面的粗糙度。同时,利用高温氮气退火技术能够修复Al_2O_3/GaN界面的界面陷阱,并降低Al_2O_3栅介质体缺陷,因此能够减少Al_2O_3/GaN界面的界面态密度并提升栅极击穿电压。采用这两项技术制备的硅基GaN增强型Al_2O_3/GaN MIS-HEMT具有较低的栅槽表面平均粗糙度(0.24 nm)、较高的阈值电压(4.9 V)和栅极击穿电压(14.5 V)以及较低的界面态密度(8.49×1011 cm-2)。

关 键 词:增强型A12O3/GaN金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管(MIS-HEMT)  阈值电压  界面态  热氧化  退火

E-Mode Al_2O_3/GaN MIS-HEMT with High Threshold Voltage and Low-Interface-State
Li Maolin,Chen Wanjun,Wang Fangzhou,Shi Yijun,Cui Xingtao,Xin Yajie,Liu Chao,Li Zhaoji,Zhang Bo.E-Mode Al_2O_3/GaN MIS-HEMT with High Threshold Voltage and Low-Interface-State[J].Semiconductor Technology,2019,44(4):265-269,290.
Authors:Li Maolin  Chen Wanjun  Wang Fangzhou  Shi Yijun  Cui Xingtao  Xin Yajie  Liu Chao  Li Zhaoji  Zhang Bo
Affiliation:(School of Electronic Science and Engineering, University of Electronic Science and Technology of China ,Chengdu 610054, China)
Abstract:GaN E-mode Al2O3/GaN metal-insulator-semiconductor high electron mobility transistors(MIS-HEMTs) with high threshold voltage were fabricated on Si substrate by using high-temperature thermal oxidation gate etching process and high-temperature nitrogen atmosphere annealing technique. The AlGaN layer was etched by using the high-temperature thermal oxidation gate etching process, which could be self-terminated at the AlGaN/GaN interface. And it could effectively control the etching accuracy and reduce the surface roughness. Simultaneously, the interface traps of the Al2O3/GaN interface were repaired by using high-temperature nitrogen annealing technology, and the body defects of Al2O3 gate dielectric were reduced. Therefore, the interface state density of the Al2O3/GaN interface was reduced and the gate breakdown voltage was increased. The GaN E-mode Al2O3/GaN MIS-HEMT fabricated on Si substrate by these two technologies has the advantages of lower surface average roughness(0.24 nm), higher threshold vol-tage(4.9 V),gate breakdown voltage(14.5 V) and lower interface state density(8.49×10^11 cm^-2).
Keywords:E-mode Al2O3/GaN metal-insulator-semiconductor high electron mobility transistor(MIS-HEMT)  threshold voltage  interface state  thermal oxidation  annealing
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