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超薄Al2O3绝缘栅AlGaNGaNMOS-HEMT
中国科学 E 辑 : 技术科学 2009 年 第 39 卷 第 2 期 : 239 ~ 243
SCIENCE IN CHINA PRESS
超薄Al O 绝缘栅AlGaN/GaN MOS-HEMT
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器件研究
*
岳远征 , 郝跃, 冯倩, 张进城, 马晓华, 倪金玉
西安电子科技大学宽禁带半导体材料与器件教育部重点实验室, 西安 710071
* E-mail: yzhyue@
收稿日期: 2007-08-13; 接受日期: 2007-11-04
国家重点基础研究发展计划(“973”计划)(批准号: 51327020301)和国家自然科学基金项目(批准号:资助
摘要 采用原子层淀积(ALD), 实现超薄(3.5 nm)Al O 为栅介质的高性能AlGaN/GaN 金 关键词
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属氧化物半导体高电子迁移率晶体管(MOS-HEMT). 新型AlGaN/GaN MOS-HEMT 器件栅 原子层淀积
长0.8 μm, 栅宽60 μm, 栅压为+3.0 V 时最大饱和输出电流达到800 mA/mm, 最大跨导达 超薄Al2O3
到 150 ms/mm, 与同样尺寸的AlGaN/GaN HEMT 器件相比, 栅泄漏电流比 MES 结构的 AlGaN/GaN
MOS-HEMT器件
HEMT 降低两个数量级, 开启电压保持在−5.0 V. C-V 测量表明Al2O3 能够与AlGaN 形成高
质量的Al O /AlGaN 界面.
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AlGaN/GaN HEMT器件具有禁带宽度大(3.4~ 原子层淀积是一种可以在原子尺度进行薄膜厚
6.2 eV)、电子饱和速度高(2.8×107 cm/s)和击穿场强大 度精确控制的淀积方法, 它通过表面可控的饱和化
( ≥5 MV/cm)等优点, 非常适合于高频、大功率与高 学反应来实现原子的逐层淀积, 原子层淀积具有很
温应用.然而AlGaN/GaN表面缺陷和有限的势垒高度 好的三维保形性, 100%台阶覆盖, 良好的厚度均匀性,
所导致的栅泄露电流进一步限制了AlGaN/GaN HEMT 大面积淀积下薄膜无针孔, 低缺陷密度, 粘附性好,
器件的高频、大功率与高温可靠性[1]. 为解决这一问 低应力, 对衬底无损伤, 生产效率高, 低成本等优点,
题, 已有报道使用金属-绝缘层-半导体(MIS)[2,3]或金 其薄膜质量远高于溅射和电子束蒸发所获得的 Al O ,
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属-氧化物-半导体(MOS) [4] 结构来抑制栅泄露电流, 且原子层淀积 Al O 能够与 AlGaN 形成高质量的
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