毫米波AlGaN/GaNHEMT器件物理模型仿真

本文利用器件仿真软件Silvaco Altlas建立了考虑表面态和陷阱效应的微波Al Ga N/Ga N HEMT器件物理模型。针对毫米波Ga N HEMT器件短栅长引起的短沟道效应,本文采用了更精确的能量平衡模型。仿真结果与实测结果取得了良好的一致性。

GaN HEMT栅工艺优化及性能提升

针对0.5μm氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)自对准T型栅工艺,提出一种优化的解决方案。在感应耦合等离子体设备中引入两段法完成氮化硅栅足的干法刻蚀,其中,主刻蚀部分形成具备一定倾斜角度的氮化硅斜面,从而减小栅下沟道电场强度并提高栅金属对氮化硅槽填充的完整性;软着陆部分则以极低的偏置功率对氮化硅进行过刻蚀,确保完全清除氮化硅的同时尽量减小沟道损伤。通过器件优化前后各项特性的测试结果对比发现:优化后的器件关态击穿电压从140 V提升至200 V以上,3.5 GHz下输出功率密度从5.8 W/mm提升至8.7 W/mm,功率附加效率(PAE)从55.5%提升至66.7%。无偏置高加速应力试验96 h后,工艺优化后的器件外观无明显变化,最大电流变化<5%,表明器件可靠性良好。

毫米波AlGaN/GaN HEMT热电物理模型

为了准确描述毫米波Ga N高电子迁移率晶体管(HEMT)短栅长器件的热电效应,在Silvaco TCAD软件中建立了毫米波AlGaN/GaN HEMT能量平衡物理模型。该模型不仅考虑表面态和陷阱效应的作用,还引入了热电效应对器件性能的影响。直流及小信号测量数据表明,能量平衡热电物理模型能准确模拟毫米波AlGaN/GaN HEMT器件的直流和小信号输出特性。基于该物理模型,进一步研究了栅源和栅漏间距对毫米波AlGaN/GaN HEMT饱和沟道电流、沟道峰值温度以及截止频率的影响,取得的研究数据可用于指导毫米波AlGaN/GaN HEMT新器件开发及电路设计。