基于复合势垒层的凹槽二次外延p型栅常关型GaN基HEMT研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:61874131
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:63.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:F0404.半导体电子器件与集成
- 结题年份:2022
- 批准年份:2018
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2019-01-01 至2022-12-31
- 项目参与者:刘建勋; 高宏伟; 黄应南; 孙秀建; 戴淑君; 何俊蕾; 钟耀宗; 苏帅;
- 关键词:
项目摘要
GaN-based normally-off high-electron-mobility transistor (HEMT) with a p-type gate has emerged as a promising candidate for applications in power electronics. However, it is challenging to achieve a high threshold voltage and a low on-resistance simultaneously with a conventional method, in which a single AlGaN barrier is used in the heterostructure and the p-GaN gate is formed by dry etching. On the basis of our previous work, we propose a novel heterostructure with double AlGaN barriers combined with a precise and uniform fabrication of recessed gates through a self-terminated etching process. Furthermore, p-GaN planar regrowth followed by a selective etching of the non-gate region p-GaN will be adopted for the construction of high-performance normally-off HEMTs. This project will focus on the design and growth of the composite heterostructure with an engineered control of polarization and band structure, the regrowth dynamics of p-GaN layer in the recessed region, and their influences on the device performance. The goal of this project is to develop high-performance normally-off GaN-based HEMTs featuring a high threshold voltage, a large gate swing, a low on-resistance, and great dynamic characteristics.
基于p型栅的常关型GaN基高电子迁移率晶体管(HEMT)具有独特优势和重要应用前景。常规方法采用基于单势垒层的异质结构,通过干法刻蚀形成p型栅,难以实现器件常关性能与导通特性的同时优化。在前期工作基础上,本项目提出基于双Al组分复合势垒层的新型异质结构,采用自主研发的含氧等离子体刻蚀自终止技术,实现凹槽栅的可控制备,进一步通过整面二次外延生长p型层与非栅极区域p型层的选择性刻蚀相结合的方案,构筑兼具高关态性能、高导通特性的器件结构,研制高性能常关型HEMT。具体围绕复合势垒层中的极化与能带结构调控、凹槽区域p型层二次外延生长动力学、Mg掺杂及缺陷/界面态与器件性能的关联规律等关键科学问题,重点研究复合势垒层的异质结构设计与生长、高质量p型栅的凹槽二次外延及其对器件性能的影响机制等,目标实现兼具高阈值电压、大栅压摆幅、低导通电阻、及优良动态特性的常关型GaN基HEMT。
结项摘要
基于p型栅的常关型GaN基高电子迁移率晶体管(HEMT)具有独特优势和重要应用前景。常规方法采用基于单势垒层的异质结构,通过干法刻蚀形成p型栅,难以实现器件常关性能与导通特性的同时优化。在前期工作基础上,本项目采用自主研发的含氧等离子体刻蚀自终止技术,实现了凹槽栅的可控制备,进一步通过整面二次外延生长p型层与非栅极区域p型层的选择性刻蚀相结合的方案,构筑兼具高关态性能、高导通特性的器件结构,最终研制出高性能常关型HEMT,器件阈值电压达到1.7 V @ 10 μA/mm,开关比达到5E10,器件导通电阻达到8.5 Ω∙mm,动态电阻达到1.5。此外,项目创新采用复合势垒层外延结构,通过MOCVD热分解技术,实现了栅极凹槽结构的可靠制备,成功制备MIS-HEMT,器件栅极界面态密度低至~1E11 eV-1·cm-2.. 本项目具体围绕复合势垒层中的极化与能带结构调控、凹槽区域p型层二次外延生长动力学、Mg掺杂及缺陷/界面态与器件性能的关联规律等关键科学问题,重点研究了复合势垒层的异质结构设计与生长、高质量p型栅的凹槽二次外延及其对器件性能的影响机制等,最终实现研制兼具高阈值电压、大栅压摆幅、低导通电阻、及优良动态特性的常关型GaN基HEMT的目标。
项目成果
期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(3)
Determination of carbon-related trap energy level in (Al)GaN buffers for high electron mobility transistors through a room-temperature approach
通过室温方法确定高电子迁移率晶体管的 (Al)GaN 缓冲器中与碳相关的陷阱能级
- DOI:10.1063/5.0031029
- 发表时间:2020-12-28
- 期刊:APPLIED PHYSICS LETTERS
- 影响因子:4
- 作者:Chen, Xin;Zhong, Yaozong;Yang, Hui
- 通讯作者:Yang, Hui
Recovery of p-GaN surface damage induced by dry etching for the formation of p-type Ohmic contact
恢复干法刻蚀引起的 p-GaN 表面损伤以形成 p 型欧姆接触
- DOI:10.7567/1882-0786/ab13d7
- 发表时间:2019-05-01
- 期刊:APPLIED PHYSICS EXPRESS
- 影响因子:2.3
- 作者:He, Junlei;Zhong, Yaozong;Yang, Hui
- 通讯作者:Yang, Hui
Influence of Mg doping level at the initial growth stage on the gate reliability of p-GaN gate HEMTs
生长初期Mg掺杂水平对p-GaN栅极HEMT栅极可靠性的影响
- DOI:10.1088/1361-6463/ac761b
- 发表时间:2022-06
- 期刊:Journal of Physics D: Applied Physics
- 影响因子:--
- 作者:Yijin Guo;Haodong Wang;Xin Chen;Hongwei Gao;Fangqing Li;Yaozong Zhong;Yu Zhou;Qian Li;Wenbo Li;Qian Sun;Hui Yang
- 通讯作者:Hui Yang
Influence of the carrier behaviors in p-GaN gate on the threshold voltage instability in the normally off high electron mobility transistor
p-GaN栅极载流子行为对常关高电子迁移率晶体管阈值电压不稳定性的影响
- DOI:10.1063/5.0055530
- 发表时间:2021-08-09
- 期刊:APPLIED PHYSICS LETTERS
- 影响因子:4
- 作者:Chen, Xin;Zhong, Yaozong;Yang, Hui
- 通讯作者:Yang, Hui
A p-GaN-Gated Hybrid Anode Lateral Diode with a Thicker AlGaN Barrier Layer
具有较厚 AlGaN 势垒层的 p-GaN 栅极混合阳极横向二极管
- DOI:10.1002/pssa.201900781
- 发表时间:2020
- 期刊:Phys. Status Solidi A
- 影响因子:--
- 作者:Shuai Su;Yaozong Zhong;Yu Zhou;Hongwei Gao;Xiaoning Zhan;Xin Chen;Xiaolu Guo;Qian Sun;Zihui Zhang;Wengang Bi;Hui Yang
- 通讯作者:Hui Yang
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- 通讯作者:原子
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