GaN基单片电子器件的集成互补金属氧化物半导体D模和E模高电子迁移率晶体管

近日，第九届国际第三代半导体论坛（IFWS）&第二十届中国国际半导体照明论坛（SSLCHINA）于厦门召开。期间，“氮化镓功率电子器件技术分论坛”上，台湾元智大学前副校长、台湾成功大学特聘教授李清庭做了“GaN基单片电子器件的集成互补金属氧化物半导体D模和E模高电子迁移率晶体管”的主题报告。

报告分享了光电化学蚀刻法和氧化物法，D模和E模GaN基MOSHEMT的制备工艺，采用LiNbO3铁电栅极氧化物层的D模和E模MOSHEMT集成的单片反相器，采用LiNbO3/HfO2/Al2O3铁电电荷陷阱栅堆叠结构的D模和E模MOSHEMT集成的单片反相器等相关研究进展。

研究采用PEC氧化法在低界面态密度的AlGaN表面直接生长氧化膜，制备出高性能MOS器件。研究显示，氧化的AlGaN膜与AlGaN接触时具有低界面态密度。对于栅极凹陷的MOS HEMT，直流性能得到改善，关态击穿电压大于100V，Hooge’s系数约为10-4，PEC方法可以产生无损伤表面的浇口凹陷过程。

PEC刻蚀与PEC氧化的结合技术该方法是制备高性能GaN基MOS器件的一种很有前途的方法。表面处理的MOS HEMT的输出性能优于那些未经处理的MOS HEMT。

通过使用氯表面处理，氯处理的MOS HEMT表现出更高的输出性能。（NH4）2Sx处理的MOS HEMT的性能得到了改善归因于表面态密度的降低，导致Al和Ga悬空键的减少与Al-S的钝化和Ga-S键。

氯处理的MOS HEMT的性能得到了改善归因于表面态密度的降低Al和Ga悬空键的减少以及GaOx和AlOx的N空位。ZnO栅极介电层与表面的结合技术处理是制备高性能MOS的一种很有前途的方法装置。

AlGaN上的LiNbO3薄膜具有c+极化特性后退火处理后的极化强度。铁电体LNO薄膜的特性可以有效地补偿压电特性和AlGaN层与GaN层。采用组合栅技术成功地制备了E型MOS-HEMT凹陷结构和150nm厚的LiNbO3栅极氧化物。阈值晶体管的电压（Vth）和跨导（Gmmax）约为+0.4V和89.7mS/mm成功地制备了具有E/D型晶体管的CMOS HEMT带电流比(β)共10个。当输入信号为5Vp-p时，输出摆幅为4.7Vp-p，并且噪声裕度高和低分别为约1.8V和1.6V。

审核编辑：刘清