面向高性能<bold>GaN</bold>基功率电子的器件物理研究
Abstract
氮化镓(GaN)功率电子器件具有高击穿电压、高工作频率、高电流输出能力以及耐高温等优点, 有望成为下一代高效电源管理系统芯片的最佳候选之一. 本文从界面态起源、极化能带工程以及可靠性机理等角度分析了GaN基功率电子器件所面临的器件物理挑战, 包括栅极阈值不稳定性、高压动态导通电阻退化、高阈值栅技术和栅介质长期可靠性等关键科学问题和技术瓶颈. 分析指出(Al)GaN表面的无序氧化可能是GaN基器件表/界面态的主要来源, 并有针对性地介绍了界面氮化插入层、极性等离子增强原子层沉积AlN薄膜(Plasma-Enhanced Atomic Layer Deposited AlN, PEALD-AlN)钝化、F离子注入与高温栅槽刻蚀增强型技术, 以及低压化学气相沉积SiN<sub><italic>x</italic></sub> (Low-Pressure Chemical Vapor Deposited SiN<sub><italic>x</italic></sub>, LPCVD-SiN<sub><italic>x</italic></sub>)和O<sub>3</sub>-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>高绝缘栅介质等提高GaN基增强型器件性能的新型工艺技术. 系统分析了国际有关高性能GaN功率电子器件研究的最新进展, 及未来面临的机遇和挑战.
