AlGaN%2fGaN+HEMT器件探究.pdfVIP

第6卷第3期 功能材料与器件学报 Vol6．N。3 2060年9月 OF JOURNALFUNCTIONALMATERIALS AND DEVICES sep【2000 文章编号：1007—4252(2000)03—0170—04 AIGaN／GaN HEMT器件研究 曾庚明1， 吕长志2，刘伟吉1，李献杰，，赵永林。，敖金平，，徐晓春 {I．信息产业部电子第十三研究所，石家庄市05005l： 2北京工业大学固态电子学研究所，北京市100022) 摘要：叙述了AIGaN／GaN HEMT的特点及制造工艺，给出其测试结果，最大跨 导～157 ms／mm，由S参数测量推出器件的截止频率fr和最高振蒲频率L。、分 别为12GHz和24GHz。 关键词：GaN；HEMT 中图分类号：TN325+．3文献标识码：A j l引言 由于宽禁带半导体Gab／及相关化合物具有出色的电学和光学特性，使GaN成为继Si 和GaAs之后最重要的新型半导体材料。将GaN与si和CaAs、InP等材料作一比较(见下 表)。 表1半导体材料参数 Tablel Setrdconductotmaterial parameterB 可以看出GaN有高的最大电子饱和速度，因此高频、高速潜力很大；GaN大的禁带宽度，加 之GaN又有极好的化学稳定性，因此GaN器件可以允许更高的工作温度；GaN有比其它材 收稿日期：2000～07—24；修订日期：2000～08—24 作者简介：曾庆明【1942一)，男，教授级高级工程师 3期 曾庆明等：AIGaN／GaN I-IEMT器件研究 料高一个数量级的击穿电场，使得CaN器件有高得多的栅、漏击穿电压，因此可以在更高的 的0．35eV、AllnAs／GalnAs的0．5eV都高得多，文献报道的A1GaN／GaNHEMT的二维电子 力。高电压、大电流、耐高温这些极其鲜明的特点使得GaN基的异质结场效应器件成为目前 人们最为关注的微波太功率器件，但GaN化学性质稳定、耐高温、电子迁移率较低，材料生长 ResearchLab 和加工都比较困难。目前国际上这方面研究很活跃，发展很快．如美国Cree Device Research S．T．Sheppard等在“1998 GaN—HFET器件，使用0．451．Lm栅长，作出的A1GaAs／GaNHEMT跨导达到260ms／mm，饱 和电流密度1．2A／mm，截止频率fr27GHz，最高振荡频率‘：超过1IOGHz，1．5ram栅宽器 件在10GHz下射频输出功率3．9W，功率附加效率29％，相应增益10dBt“，实验已经测量出 2”。GaN异 GaN场效应器件在500％下仍能正常工作，只是其跨导和输出功率比室温时d,E 质结场效应管的沟道可以掺杂，也可不掺杂，后者又称为GaN高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)。 2器件制造 采用在兰宝石衬底，分子束外延生长的A1GaN／GaNHEMT结构；淀积30nmTi和100nm Al，然后高温合金化(750％30s)形成源、漏欧姆接触；用光刻胶保护有源区，离子腐蚀500A。 台面作隔离；Pt／Au作肖特基栅电极，并加厚源、漏欧姆接触。在一个片上制作了不同栅长、 栅宽和源一漏间距的HEM