表面處理對AlGaN-GaN HEMT器件電學性能的影響.pdf

1、近幾年高性能AlGaN/GaN HEMTs器件已經(jīng)成功展示了多種應用，如高溫環(huán)境、大功率與微波領(lǐng)域都不乏它們的身影。但器件仍然存在嚴重的漏電問題，會產(chǎn)生額外的噪聲、電流崩塌效應和其它可靠性問題，這些問題嚴重影響了器件在各個領(lǐng)域更好的應用，因此提高器件的可靠性非常有必要。
　　本文依據(jù)實驗條件，通過優(yōu)化工藝來達到提高器件性能的目的。首先是在制作柵金屬之前對器件表面進行不同方式的表面處理，包括HF溶液處理、N2等離子體/HF/KOH溶

2、液處理、HF/KOH溶液/Al2O3處理、HF/KOH溶液處理、KOH溶液處理，并對處理前后不同區(qū)域的歐姆接觸和臺面隔離進行測試。實驗結(jié)果表明：HF溶液、HF/KOH/Al2O3、HF/KOH、以及僅SiN鈍化后都是RSH減小，Rc增大，KOH溶液對RSH的影響很小，N2等離子體使得RSH和Rc減小，HF溶液和KOH溶液一起處理使RSH減小的幅度很大；對于ISO測試，實驗中選擇了HF溶液、KOH溶液和N2等離子體這三種單一處理方式，發(fā)現(xiàn)

3、它們都有助于減小電流，提升臺面隔離的效果，其中HF和KOH溶液是略微提升，而N2等離子體處理后提升效果最為顯著。
　　然后就流片工藝結(jié)束后的器件特性進行測試分析。探究不同方式表面處理對器件電學特性的影響。發(fā)現(xiàn)HF溶液、HF/KOH/Al2O3、HF/KOH、都會使最大飽和輸出電流值減小，N2等離子體/HF/KOH、KOH溶液處理沒有明顯變化，另外這三種方式中N2等離子體/HF/KOH處理后使器件的跨導增加的最大，閾值保持不變約為-

4、2.88V。
　　通過三端器件總漏電、CV環(huán)漏電和表面漏電曲線的對比分析，對比結(jié)果發(fā)現(xiàn)：表面處理對體漏電幾乎沒有影響；HF/KOH溶液的處理方式會使器件性能惡化，同時其它幾種方式處理都可以減小漏電；N2等離子體處理抑制了后續(xù)HF/KOH溶液與表面的反應，從而使N2等離子體/HF/KOH使漏電減?。簧L一層Al2O3后使表面漏電和臺面漏電從1×10-4A降到了5×10-6A（Vgs=-15V），降低最為明顯。最后對HEMT器件柵金屬

5、和勢壘層表面之間的界面態(tài)進行分析，用電導法對界面態(tài)進行了表征，提取出時間常數(shù)和界面態(tài)陷阱密度，發(fā)現(xiàn) HF溶液、N2/HF/KOH處理、KOH溶液和HF/KOH處理的時間常數(shù)范圍明顯減小，說明處理后使一些陷阱能級變淺，并且使陷阱態(tài)密度都有所降低。HF/KOH/Al2O3處理后時間常數(shù)范圍基本沒變，陷阱態(tài)濃度沒有減小反而增加。原因在于柵槽刻蝕過程中，由于Al2O3存在，刻蝕后使得此處陷阱態(tài)密度增加。
　　對比得出 N2等離子體處理使歐