GaN基單片電子器件的集成互補金屬氧化物半導體D模和E模高電子遷移率晶體管

近日，第九屆國際第三代半導體論壇（IFWS）&第二十屆中國國際半導體照明論壇（SSLCHINA）于廈門召開。期間，“氮化鎵功率電子器件技術分論壇”上，臺灣元智大學前副校長、臺灣成功大學特聘教授李清庭做了“GaN基單片電子器件的集成互補金屬氧化物半導體D模和E模高電子遷移率晶體管”的主題報告。

報告分享了光電化學蝕刻法和氧化物法，D模和E模GaN基MOSHEMT的制備工藝，采用LiNbO3鐵電柵極氧化物層的D模和E模MOSHEMT集成的單片反相器，采用LiNbO3/HfO2/Al2O3鐵電電荷陷阱柵堆疊結構的D模和E模MOSHEMT集成的單片反相器等相關研究進展。

研究采用PEC氧化法在低界面態(tài)密度的AlGaN表面直接生長氧化膜，制備出高性能MOS器件。研究顯示，氧化的AlGaN膜與AlGaN接觸時具有低界面態(tài)密度。對于柵極凹陷的MOS HEMT，直流性能得到改善，關態(tài)擊穿電壓大于100V，Hooge’s系數約為10-4，PEC方法可以產生無損傷表面的澆口凹陷過程。

PEC刻蝕與PEC氧化的結合技術該方法是制備高性能GaN基MOS器件的一種很有前途的方法。表面處理的MOS HEMT的輸出性能優(yōu)于那些未經處理的MOS HEMT。

通過使用氯表面處理，氯處理的MOS HEMT表現(xiàn)出更高的輸出性能。（NH4）2Sx處理的MOS HEMT的性能得到了改善歸因于表面態(tài)密度的降低，導致Al和Ga懸空鍵的減少與Al-S的鈍化和Ga-S鍵。

氯處理的MOS HEMT的性能得到了改善歸因于表面態(tài)密度的降低Al和Ga懸空鍵的減少以及GaOx和AlOx的N空位。ZnO柵極介電層與表面的結合技術處理是制備高性能MOS的一種很有前途的方法裝置。

AlGaN上的LiNbO3薄膜具有c+極化特性后退火處理后的極化強度。鐵電體LNO薄膜的特性可以有效地補償壓電特性和AlGaN層與GaN層。采用組合柵技術成功地制備了E型MOS-HEMT凹陷結構和150nm厚的LiNbO3柵極氧化物。閾值晶體管的電壓（Vth）和跨導（Gmmax）約為+0.4V和89.7mS/mm成功地制備了具有E/D型晶體管的CMOS HEMT帶電流比(β)共10個。當輸入信號為5Vp-p時，輸出擺幅為4.7Vp-p，并且噪聲裕度高和低分別為約1.8V和1.6V。

審核編輯：劉清