基于MOCVD欧姆再生长制备的高性能AlGaN/GaN HEMTs

本文基于MOCVD欧姆再生长技术,制备了高性能的AlGaN/GaN HEMTs。器件具有0.16Ω·mm的低欧姆接触电阻,并且在100K到425K的温度范围内,欧姆接触电阻表现出良好的热稳定性。由于欧姆接触电阻的改善,源漏间距L_(sd)为2μm,栅长L_(g)为100nm的器件的最大饱和电流密度I_(D,max)为1350mA/mm,跨导峰值G_(m,max)为372mS/mm,导通电阻R_(on)为1.4Ω·mm,膝点电压V_(knee)为1.8V。此外,器件也表现出优异的射频特性,电流增益截止频率f_(T)为60GHz,最大振荡频率f_(max)为109GHz,在3.6GHz下,V_(DS)偏置在15V,器件的功率附加效率PAE为67.1%,最大输出功率密度P_(out)为3.2W/mm;在30GHz下,V_(DS)偏置在20V,功率附加效率PAE为43.2%,最大输出功率密度P_(out)为5.6W/mm,这表明了基于MOCVD欧姆再生长技术制备的AlGaN/GaN HEMTs器件在Sub-6G以及毫米波波段的应用中具有巨大潜力。

基于MOCVD再生长n_+ GaN欧姆接触工艺f_T/f_(max)>150/210 GHz的AlGaN/GaN HFETs器件研究（英文）

基于SiC衬底AlGaN/GaN异质结材料研制具有高电流增益截止频率(fT)和最大振荡频率(fmax)的AlGaN/GaN异质结场效应晶体管(HFETs).基于MOCVD外延n+GaN欧姆接触工艺实现了器件尺寸的缩小,有效源漏间距(Lsd)缩小至600 nm.此外,采用自对准工艺制备了60 nm T型栅.由于器件尺寸的缩小,在Vgs=2 V下,器件最大饱和电流(Ids)达到2.0 A/mm,该值为AlGaN/GaN HFETs器件直流测试下的最高值,器件峰值跨导达到608 mS/mm.小信号测试表明,器件fT和fmax最高值分别达到152 GHz和219 GHz.

基于再生长欧姆接触工艺的220 GHz InAlN/GaN场效应晶体管（英文）

在蓝宝石衬底上研制了具有高电流增益截止频率(f_T)的InAlN/GaN异质结场效应晶体管(HFETs).基于MOCVD外延n+-GaN欧姆接触工艺实现了器件尺寸的缩小,有效源漏间距(Lsd)缩小至600 nm.此外,采用自对准工艺制备了50 nm直栅.由于器件尺寸的缩小,Vgs=1 V下器件最大饱和电流(I_(ds))达到2.11 A/mm,峰值跨导达到609 mS/mm.根据小信号测试结果,外推得到器件的fT和最大振荡频率(fmax)分别为220 GHz和48 GHz.据我们所知,该f_T值是目前国内InAlN/GaN HFETs器件报道的最高结果.

电流增益截止频率为236 GHz的InAlN/GaN高频HEMT

研制了高电流增益截止频率(f_T)的In Al N/Ga N高电子迁移率晶体管(HEMT)。采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)再生长n^+GaN非合金欧姆接触工艺将器件源漏间距缩小至600 nm,降低了源、漏寄生电阻,有利于改善器件的寄生效应;使用低压化学气相沉积(LPCVD)生长SiN作为栅下介质,降低了InAlN/GaN HEMT栅漏电;利用电子束光刻实现了栅长为50 nm的T型栅。此外,还讨论了寄生效应对器件f_T的影响。测试结果表明,器件的栅漏电为3.8μA/mm,饱和电流密度为2.5 A/mm,f_T达到236 GHz。延时分析表明,器件的寄生延时为0.13 ps,在总延时中所占的比例为19%,优于合金欧姆接触工艺的结果。