基于MOCVD再生长n+ GaN 欧姆接触工艺fT/fmax＞150/210 GHz的AlGaN/GaN HFETs器件研究

基于SiC衬底AlGaN/GaN异质结材料研制具有高电流增益截止频率(fT)和最大振荡频率(fmax)的AlGaN/GaN异质结场效应晶体管(HFETs).基于MOCVD外延n+ GaN 欧姆接触工艺实现了器件尺寸的缩小, 有效源漏间距(Lsd)缩小至600 nm.此外, 采用自对准工艺制备了60 nm T型栅.由于器件尺寸的缩小, 在Vgs=2 V下, 器件最大饱和电流(Ids)达到2.0 A/mm, 该值为AlGaN/GaN HFETs器件直流测试下的最高值, 器件峰值跨导达到608 mS/mm.小信号测试表明, 器件fT和fmax最高值分别达到152 GHz和219 GHz.     

基于60nmT型栅f_T&f_(max)为170&210 GHz的InAlN/GaN HFETs器件（英文）

基于蓝宝石衬底InAlN/GaN异质结材料研制具有高电流增益截止频率(f_T)和最大振荡频率(f_(max))的InAlN/GaN异质结场效应晶体管(HFETs).基于再生长n+GaN欧姆接触工艺实现了器件尺寸的缩小,有效源漏间距(Lsd)缩小至600nm.此外,采用自对准栅工艺制备60nmT型栅.由于器件尺寸的缩小,在Vgs=1V时,器件最大饱和电流(Ids)达到1.89A/mm,峰值跨导达到462mS/mm.根据小信号测试结果,外推得到器件的f_T和f_(max)分别为170GHz和210GHz,该频率特性为国内InAlN/GaNHFETs器件频率的最高值.     

基于再生长欧姆接触工艺的220 GHz InAlN/GaN场效应晶体管（英文）

在蓝宝石衬底上研制了具有高电流增益截止频率(f_T)的InAlN/GaN异质结场效应晶体管(HFETs).基于MOCVD外延n+-GaN欧姆接触工艺实现了器件尺寸的缩小,有效源漏间距(Lsd)缩小至600 nm.此外,采用自对准工艺制备了50 nm直栅.由于器件尺寸的缩小,Vgs=1 V下器件最大饱和电流(I_(ds))达到2.11 A/mm,峰值跨导达到609 mS/mm.根据小信号测试结果,外推得到器件的fT和最大振荡频率(fmax)分别为220 GHz和48 GHz.据我们所知,该f_T值是目前国内InAlN/GaN HFETs器件报道的最高结果.     

f_T为350 GHz的InAlN/GaN HFET高频器件研究（英文）

采用再生长n~+GaN非合金欧姆接触工艺研制了具有高电流增益截止频率(f_T)的InAlN/GaN异质结场效应晶体管(HFETs),器件尺寸得到有效缩小,源漏间距减小至600 nm.通过优化干法刻蚀和n~+GaN外延工艺,欧姆接触总电阻值达到0.16Ω·mm,该值为目前金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法制备的最低值.采用自对准电子束曝光工艺实现34 nm直栅.器件尺寸的缩小以及欧姆接触的改善,器件电学特性,尤其是射频特性得到大幅提升.器件的开态电阻(R_(on))仅为0.41Ω·mm,栅压1 V下,漏源饱和电流达到2.14 A/mm.此外,器件的电流增益截止频率(f_T)达到350 GHz,该值为目前GaN基HFET器件国内报道最高值.     

基于再生长欧姆接触工艺的220 GHz InAlN/GaN 场效应晶体管

本文在蓝宝石衬底上研制了具有高电流增益截止频率(f_T)的InAlN/GaN异质结场效应晶体管 (HFETs)。基于MOCVD外延n -GaN欧姆接触工艺实现了器件尺寸的缩小,有效源漏间距(L_sd)缩小至600 nm。此外,采用自对准工艺制备了50 nm直栅。由于器件尺寸的缩小,V_gs= 1 V下器件最大饱和电流(I_ds)达到2.11 A/mm,峰值跨导达到609 mS/mm。小信号测试表明,器件f_T达到220 GHz、最大振荡频率(f_max)达到48 GHz。据我们所知,该f_T值是目前国内InAlN/GaN HFETs器件报道的最高结果。     

AlGaN/GaN HEMT器件欧姆接触多步退火工艺的分析与优化

利用Ti/Al/Ni/Au的多步退火工艺能够在 AlGaN/GaN HEMT上制作出低接触电阻,表面形貌平整的欧姆接触。本文通过实验对多步退火工艺的机制进行了详细地分析并对多步退火工艺进行了优化。实验结果显示出调整不同的退火的时间和温度在接触电阻和表面形貌的优化中起到了至关重要的作用。取得高质量的欧姆接触的关键是通过调整退火的时间和温度以平衡金属与金属之间,金属与半导体之间的各种反应的速率。我们利用优化后多步退火工艺在未掺杂AlGaN/GaN结构上制作出了低接触电阻的欧姆接触,其比接触电阻率为3.22?10-7Ω.cm2。     

MOCVD生长AlGaN/GaN/Si(111)异质结材料

利用MOCVD在Si(111)衬底上生长了无裂纹的GaN外延薄膜和AlGaN/GaN异质结构。通过优化Si衬底的浸润处理时间、AlN层厚度等参数获得了无裂纹的GaN外延薄膜,研究了SiN缓冲层和插入层厚度对AlGaN/GaN异质结电学性质的影响,2DEG的迁移率和面密度分别达到1410cm2/V.s和1.16×1013cm-2。     

应用于宽带的AlGaN/GaN MIS-HEMT高效率器件（英文）

本文采用等离子体增强原子层沉积(PEALD)生长的SiN_x栅介质制备了宽带应用的AlGaN/GaN金属绝缘体半导体高电子迁移率晶体管(MIS-HEMTs),并在直流、小信号及大信号测试中评估了该介质层对器件性能的提升。测试结果表明改进器件具有高质量界面、宽栅极控制范围、良好的电流崩塌控制等优势,并确认了其在超过5 GHz下工作时仍能保持较高的功率附加效率(PAE)。在5 GHz连续波模式下,漏极电压V_DS=10 V时,MIS HEMT输出功率密度为1.4 W/mm,PAE可达到74.7%;V_DS增加到30 V时,功率密度提升到5.9 W/mm,PAE可保持在63.2%的水平;测试频率增加30 GHz,在相同的输出功率水平下,器件的PAE达到50.4%。同时,高质量栅极介电层还可允许器件承受高的栅极电压摆动：在功率增益压缩6 dB时,栅极电流保持在10^-4 A/mm。上述结果证实了该SiN_x栅介质对器件性能的提升,使其满足宽带应用的高效率、高功率和可靠性要求,为系统和电路的宽带设...     

f_(max)为30.8GHz的超薄Al_2O_3绝缘栅GaN MOS-HEMT器件(英文)

报道了一种利用原子层淀积(ALD)生长超薄(3.5nm)Al2O3为栅介质的高性能AlGaN/GaN金属氧化物半导体高电子迁移率晶体管(MOS-HEMT).新型AlGaN/GaNMOS-HEMT器件栅长1μm,栅宽120μm,栅压为 3.0V时最大饱和输出电流达到720mA/mm,最大跨导达到130mS/mm,开启电压保持在-5.0V,特征频率和最高振荡频率分别为10.1和30.8GHz.