薄势垒增强型器件的制备与特性分析

摘要

尽管AlGaN/GaN HEMT器件在微波大功率特性方面取得很大的进步,因为缺少p型沟道的AlGaN/GaN HEMTs,类似CMOS的电路组成不能实现。通常AlGaN/GaNHEMTs的阈值电压依赖于外延层的结构设计,如Al组分大小,Si掺杂的浓度,AlGaN势垒层的厚度等。在器件制备过程中调制阈值电压的方法给增强型器件制备和电路应用带来极大的方便。因此本文提出以薄势垒结构的材料制备增强型器件,并结合F等离子体处理的方法,并取得了较为理想的结果。 首先对不同势垒厚度的器件结合材料特性进行对比分析。发现虽然薄势垒材料的2DEG的浓度较低,但具有较高的迁移率,因此薄势垒结构器件具有较好的直流特性,尤其是跨导较大。为制备增强型器件提供了较好的材料基础。 其次本文完成了薄势垒F注入增强型HEMT的制备,并对增强型和耗尽型器件特性做了对比分析。未作F等离子体处理的器件阈值电压为-1.7V,等离子体处理后器件阈值电压为1.3V,实现增强型。发现与耗尽型器件相比,增强型器件有较小的栅漏电,但电流和跨导有很大的降低,认为是等离子体处理过程中有刻蚀损伤。 为进一步提高增强型器件的性能,本文对增强型和耗尽型器件进行了不同温度的退火处理。发现退火后,增强型器件特性有较大的提高,而耗尽型器件特性变化不大,认为退火可以有效地恢复增强型器件等离子体诱导的损伤。退火后增强型器件栅漏电不变,F等离子体处理后可能会引入一个绝缘的表面层可以抑制隧穿电流。

关键词