凹槽栅增强型GaN功率器件的开关特性研究

由于AlGaN/GaN异质结界面自发极化和压电极化产生的二维电子气,使器件处于常开状态,需要施加额外的负栅极电压将其关断。而增强型p-GaN栅结构的肖特基栅漏电大,极大地限制了器件的工作电压范围。本文基于原子层刻蚀及原子层沉积技术,在硅基衬底上制备出凹槽栅增强型GaN MOS-HEMT功率器件,阈值电压为2.5 V,电流开关比>1010,衬底接地时击穿电压为760 V。基于Silvaco TCAD建立了电学输运模型,对器件的转移输出特性进行拟合,并提取模型参数。同时,基于器件-电路混合电路仿真器MixedMode建立双脉冲测试电路,首次评估了凹槽栅增强型GaN MOS-HEMT器件的开关特性。当负载电流为12 A时,器件的导通上升时间为1 ns,关断下降时间为1.6 ns,处于现有文献报道的最低值。这些结果表明,凹槽栅增强型GaN MOS-HEMT在功率器件领域具有广阔的应用前景。

基于原子层沉积IGZO场效应晶体管的接触电阻优化

氧化铟镓锌(IGZO)具有宽带隙、高迁移率、和CMOS后道工艺兼容等优势,可用于下一代高密度三维堆叠存储器。随着IGZO场效应晶体管的尺寸不断微缩,源漏接触电阻在开态时会主导器件总电阻。因此,IGZO场效应晶体管的接触电阻优化成为需要研究的一个关键问题。本文采用原子层沉积的IGZO作为沟道并制备出场效应晶体管,探究了接触金属种类及后退火工艺对IGZO场效应晶体管接触电阻的影响。结果表明,退火前镍和钛的接触电阻相当。但在Ar/O2氛围、250℃条件下退火2小时后,采用钛接触的IGZO场效应晶体管的接触电阻降低到镍接触的8.3%,实现接触电阻低至0.86 kΩ·μm,同时阈值电压正移实现了增强型器件。与此同时,制备出超短沟长(Lch=80 nm)的IGZO场效应晶体管,开态电流高达412.2μA/μm、亚阈值摆幅为88.6 mV/dec,漏致势垒降低系数低至0.02 V/V。这些结果表明,通过优化接触金属种类及后退火条件,可实现高性能IGZO场效应晶体管,并为IGZO大规模实际应用提供新思路。