研究目的
分析AlGaN/GaN器件中两个重要的可靠性问题：正偏压温度不稳定性（PBTI）和与时间相关的介质击穿（TDDB），重点关注不同介质材料和器件架构的影响。
研究成果
研究表明，Gate-SiO2器件在介质层和界面处均存在电荷俘获现象，并呈现出普适的俘获速率特性。高κ介质材料在现有陷阱中的俘获速度更快，且界面态产生可忽略不计。增设AlN层会提高陷阱密度并延缓电荷释放。对于TDDB测试，采用厚钝化层的双GET结构具有更窄的威布尔分布和更长的失效时间，因而更适合高功率、高温应用场景。
研究不足
PBTI的测试方法仅适用于中等程度退化且表征过程不引入额外应力的情况。该研究可能受器件差异性及所采用特定材料与结构的限制。虽然已解决早期TDDB研究中缓冲层限制等外部因素，但仍可能影响测试结果。
1：实验设计与方法选择：
本研究涉及MOS-HEMT中的PBTI分析和GET-SBD中的TDDB分析。针对PBTI，根据介质类型采用直流特性测试和快速脉冲技术；针对TDDB，施加恒定电压应力（CVS）并监测电流变化。
2：样品选择与数据来源：
器件由意法半导体和imec制造。MOS-HEMT采用不同栅介质（SiO2、Al2O3、AlN/Al2O3）。GET-SBD具有单/双GET结构及薄/厚钝化层。
3：Al2OAlN/Al2O3）。GET-SBD具有单/双GET结构及薄/厚钝化层。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：设备包含具有特定介质和结构的器件（详见表I）。材料包括SiO2、Al2O3、AlN、Si3N4及Ni、Ti/Al等金属化层。
4：Al2OAlN、Si3N4及Ni、Ti/Al等金属化层。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：PBTI测试包含负偏压初始稳定阶段，随后进行电压/温度变化的应力与恢复阶段；TDDB测试通过反向偏压扫描及高电压/温度加速退化的CVS实现。
5：数据分析方法：
采用通用递减行为模型分析陷阱俘获速率、高κ介质的饱和对数时间依赖性模型及TDDB的威布尔分布，提取阈值电压偏移、击穿时间等参数。
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MOS-HEMT
Used for PBTI analysis to study threshold voltage degradation under stress.
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GET-SBD
Used for TDDB analysis to study time-dependent dielectric breakdown under stress.
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MOCVD
Used for epitaxial growth of AlGaN/GaN layers on Si substrates.
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PECVD
Used for deposition of SiO2 gate dielectric.
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ALD
Used for deposition of Al2O3 and AlN/Al2O3 gate dielectrics.
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