采用PECVD法制备的SiNx、SiON和SiO2作为栅介质与钝化层的AlGaN/GaN MIS-HEMT

摘要： 在AlGaN/GaN金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管（MIS-HEMT）中，采用SiNx、SiON和SiO2三种不同绝缘层作为栅介质和钝化层。这些材料通过等离子体增强化学气相沉积（PECVD）系统制备。研究发现它们在栅极漏电流、击穿电压、界面陷阱和电流崩塌特性方面存在显著差异：SiON MIS-HEMT展现出最高的击穿电压和导通/截止电流比（Ion/Ioff）；SiNx MIS-HEMT在抑制电流崩塌方面表现优异但具有最高的栅极漏电流密度；SiO2 MIS-HEMT虽具有最低的栅极漏电流密度却出现金属-绝缘体-半导体（MIS）二极管的早期击穿现象。界面陷阱分析表明：SiNx MIS-HEMT具有最大的浅能级陷阱密度和最小的深能级陷阱密度，而SiO2 MIS-HEMT的深能级陷阱密度最高。通过光致发光（PL）光谱确认了导致电流崩塌的成因。综合直流（DC）特性来看，SiNx与SiON各具优缺点。