Failure mode and mechanism of the RF-AlGaN/GaN HEMTs under high temperture operation stress

来源 :第一届全国宽禁带半导体学术及应用技术会议 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mn6543210
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AlGaN/GaN HEMTs are attracting considerable attention as high temperature,high-power and high-frequency devices for radar,avionics and wireless base-station transmitters,thanks to the unique material properties of Ⅲ-N material.However,the comercializatio-n of these devices has been hampered by reliability issues.Before commercialization,the failure mechanism of these devices under high temperature stress must be figured out.Previous studies[1],[2] shown that a high mechanical stress develops under the drain-edge of the gate driven by a high electrical field,contributing to structural damage to the GaN cap and AlGaN layer.However,the structural damage caused by other reason has not been identified and reported.
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随着功率器件技术的快速发展,基于传统的Si材料以及第二代半导体材料的功率器件已经无法满足实际应用中快速、低损耗等的迫切需求.GaN作为第三代半导体代表,具有宽禁带、高临界击穿电场强度,高的电子迁移率,高电子浓度和高热导率等特性.所以,GaN HFET与Si器件相比,可以在高功率,高频和高温下操作,实现低损耗、高开关特性以及高耐压的应用.基于GaN材料功率器件的上述优点,可以提高应用系统的转化效率并
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GaN高电子迁移率器件(GaN HEMTs)在微波射频和电力电子领域有着广阔的应用前景.为了追求更高的击穿特性,AlGaN沟道HEMTs器件正受到学术界的广泛关注.为了克服难以在衬底上直接外延出高质量AlGaN沟道材料的问题,本文提出采用GaN/AlGaN复合缓冲层的方法,使得器件的饱和电流从218提高到540mA/mm,开态电阻从31.2降低到8.1Ω·mm.此外,为了进一步抑制栅漏电并提高击穿
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SiNx作为一种常见的绝缘材料,常作为AlGaN/GaN MIS-HEMTs的栅介质以及钝化层.LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition)生长的SiNx的表面钝化效果好,并且钝化后器件夹断态漏电小,但是由于该工艺过程为高温工艺,无法带金属生长,不能作为后续的钝化工艺.ICPCVD SiNx钝化后的AIGaN/GaN MIS-HEMT器件,其栅边缘处的
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