plasma清理洗涤设施氧等离子体对AlGaNGaN HEMT表面处理的影响

时间: 2024-04-03 05:41:59 |   作者; 雷火竞猜官网首页

  宽禁带半导体材料氮化稼(GaN)，以其良好的物理化学特性、电学特性成为目前研究多的半导体材料，它是继一代半导体材料硅(Si)和第二代半导体材料砷化嫁(GaAs)、磷化嫁(GaP)、磷化铜(InP)等之后快速地发展起来的第三代半导体材料。

  与目前大多数的半导体材料相比，GaN半导体材料具备一系列优异的物理和化学性质，有禁带宽度大，电子饱和漂移速度大，热导率高，耐热性好等特点，已成为当前高科技领域的研究重点。

  虽然AlGaN/GaN HEMT的器件性能一直在逐步的提升，但是要真正的完成实用化，应用于集成电路中，仍有许多要解决的问题，怎么样更好更简单的调节器件闽值电压、提高器件的导通电流就是这里面之一。

  plasma清理洗涤设施等离子体处理是一种简单方便的降低器件阙值电压、提高器件导通电流的栅表面处理方法。通过氧等离子体对HEMT器件AIGaN表明上进行氧化处理，提高了器件肖特基势垒，降低了器件阅值电压。同时氧等离子体处理的表面不会引入新的绝缘膜而影响器件特性。

  HEMT的基本结构就是一个调制掺杂异质结，AlGaN/GaN HEMT器件的A1GaN和GaN界面处会形成一个2DEG的表面通道，此2DEG受控于栅极电压。

  零偏时，GaN的导带边缘低于费米能级，表明存在大密度2DEG:在栅极加负电压时，GaN的导带边缘会逐渐上升，2DEG的密度减少，当负电压达到一定值后，GaN的导带边缘会高于费米能级，这就从另一方面代表着2DEG被耗尽，HEMT的沟道中电流几乎为零，将这一电压叫做阅值电压。

  AlGaN表面未进行plasma清理洗涤设施氧等离子体处理的样品A和经过氧等离子体处理的样品B，对比可知，未进行氧等离子体处理的样品A在Vgs=2V, Vds=10V时的饱和电流约为0.0687A/mm=68.7mA/mm,经过氧等离子体处理后的样品B在Vgs=2V, Vds=10V时的饱和电流上升为0.0747A/mm=74.7mA/mm。这根据结果得出经过氧等离子体处理后的器件表面并未受到损伤，而是提高了器件的饱和电流。

  等离子体处理后的样品，均比氧等离子处理前有所提高。这表明氧等离子体处理后提高了器件的大跨导，提高了器件性能。经过氧等离子体处理后，HEMT器件阈值电压发生了负移，由于阂值电压的减小，提高了器件的饱和区电流、跨导，实验与理论值相符。

  经plasma清理洗涤设施氧等离子体处理后的样品的a降低了，Va 减小。来提升了器件的饱和导通电流，提高了器件的电学特性。对HEMT中AlGaN表明上进行适当条件的氧等离子体处理，可以大大降低器件阆值电压，提高器件饱和区电流，也提高了器件大跨导，可有效地应用于高性能GaNHEMT器件的制备应用中。