基于電導法的GaN/AlGaN HEMT界面態分析

摘 要:本文通過I-V法測試得到25-200℃范圍內GaN/AlGaN HEMT器件直流特性隨溫度的退化情況，同時通過C-V法測試了器件在25-100℃范圍內電容、電導隨頻率、溫度變化的特性。經電導法分析發現器件界面處存在高密度陷阱態進一步分析認為，高密度界面陷阱態是引起器件高溫特性退化的原因。

關鍵詞:GaN/AlGaN HEMT界面態電導法退化

中圖分類號:TN710文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)09(b)-0080-01

1引言

AlGaN/GaN HEMT禁帶寬度大，擊穿電場高、2DEG濃度高的特點使其廣泛應用于高溫、高壓以及高頻大功率等領域[1]。然而大量實驗發現器件特性隨溫度的升高會發生不同程度的退化，嚴重影響器件優良特性的發揮。由于器件有源區生長在不同襯底材料(藍寶石、SiC、Si等)上，且GaN材料與這些襯底材料之間存在嚴重晶格失配現象，這使器件異質結界面處或器件表面存在大量高密度缺陷[2]。常用電導法表征器件缺陷。

本文通過I-V法測試了器件直流特性隨溫度的變化關系，同時應用C-V法測量了器件電容、電導隨頻率、溫度的變化關系，采用異質結界面態模型，通過電導法提取了器件異質結處陷阱態密度和時間常數。

2實驗與測試

實驗所用的器件結構為標準工藝制造。首先，在藍寶石襯底上生長一層20nm的ALN成核層，再用MOCVD的方法生長3μm后的GaN緩沖層，然后，接著生長一層25nm厚，Al組分為30%的AlGaN勢壘層。源漏歐姆接觸采用Ti/Al/Ni/Au(15/220/40/50nm)四層金屬，并在900℃下退火1min。肖特基接觸采用Ni/Au(20/150nm)，接觸面積為12360μm2。

首先進行器件I-V測試，應用HP4155B精密半導體參數測試儀在Cascade探針臺測上對器件進行直流測試。為了避免光照和外部環境溫度的影響，加熱裝著和器件測試設備在一個封閉的暗場中進行。……