面向高性能GaN基功率电子的器件物理研究

• 作者: 刘新宇 包琦龙 化梦媛 唐智凯 杨树 王鑫华 陈敬 魏珂 黄森
• 来源期刊: 中国科学（物理学 力学 天文学）
• 关键词: 氮化镓 功率电子器件 界面态 动态导通电阻 增强型 栅介质 可靠性
• 年，卷（期）: 2016,（10）
• 所属期刊栏目: 评述
• 页码范围: 84-99
• 页数: 16页
• 语种: 中文
• DOI: 10.1360/SSPMA2016-00220

摘要

氮化镓(GaN)功率电子器件具有高击穿电压、高工作频率、高电流输出能力以及耐高温等优点,有望成为下一代高效电源管理系统芯片的最佳候选之一.本文从界面态起源、极化能带工程以及可靠性机理等角度分析了GaN基功率电子器件所面临的器件物理挑战,包括栅极阈值不稳定性、高压动态导通电阻退化、高阈值栅技术和栅介质长期可靠性等关键科学问题和技术瓶颈.分析指出(Al)GaN表面的无序氧化可能是GaN基器件表/界面态的主要来源,并有针对性地介绍了界面氮化插入层、极性等离子增强原子层沉积AlN薄膜(Plasma-Enhanced Atomic Layer Deposited AlN,PEALD-AlN)钝化、F离子注入与高温栅槽刻蚀增强型技术,以及低压化学气相沉积SiNx(Low-Pressure Chemical Vapor Deposited SiNx,LPCVD-SiNx)和O3-Al2O3高绝缘栅介质等提高GaN基增强型器件性能的新型工艺技术.系统分析了国际有关高性能GaN功率电子器件研究的最新进展,及未来面临的机遇和挑战.