摘要:本文通过I-V法测试得到25-200℃范围内GaN/AlGaN HEMT器件直流特性随温度的退化情况,同时通过C-V法测试了器件在25-100℃范围内电容、电导随频率、温度变化的特性。经电导法分析发现器件界面处存在高密度陷阱态进一步分析认为,高密度界面陷阱态是引起器件高温特性退化的原因。 关键词:GaN/AlGaN HEMT 界面态 电导法 膜盒退化
1 引言
AlGaN/GaN HEMT禁带宽度大,击穿电场高、2DEG浓度高的特点使其广泛应用于高温、高压以及高频大功率等领域[1]。然而大量实验发现器件特性随温度的升高会发生不同程度的退化,严重影响器件优良特性的发挥。由于器件有源区生长在不同衬底材料(蓝宝石、SiC、Si等)上投票机,且GaN材料与这些衬底材料之间存在严重晶格失配现象,这使器件异质结界面处或器件表面存在大量高密度缺陷[2]。常用电导法表征器件缺陷。
本文通过I-V法测试了器件直流特性随温度的变化关系,同时应用C-V法测量了器件电容、电导
随频率、温度的变化关系,采用异质结界面态模型,通过电导法提取了器件异质结处陷阱态密度和时间常数。
2 实验与测试
实验所用的器件结构为标准工艺制造。首先,在蓝宝石衬底上生长一层20nm的ALN成核层,再用MOCVD的方法生长3μm后的GaN缓冲层,然后,接着生长一层25nm厚,Al组分为金属粘合剂30%的AlGaN势垒层。源漏欧姆接触采用Ti/Al/Ni/Au(15/220/40/50nm)四层金属,并在900℃下退火1min。肖特基接触采用Ni/Au(20/150nm),接触面积为12360μm2。
首先进行器件I-V测试,应用HP4155B精密半导体参数测试仪在Cascade探针台测上对器件进行直流测试。为了避免光照和外部环境温度的影响,手机硬件加速加热装着和器件测试设备在一个封闭的暗场中进行。将探针台温度从25℃升温到永磁悬浮200℃,每隔25℃测试一次器件直流特性。为保证器件温度与探针台温度同步,在探针台温度升至测试温度点后,稳定10min,再对器件进行测试。然后,应用HP4294A高精度低频阻抗分析仪测试器件测试25℃～100℃温度范围内的电容、电导,测量时,选用并联模式,测量频率范围为100kHz～5MHz,考虑到寄生电容的影响,龙脑抑菌剂每次进行频率测量时,都进行开路短路校正。
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