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[IEEE 2018年第三届厄瓜多尔技术分会会议(ETCM) - 厄瓜多尔昆卡 (2018.10.15-2018.10.19)] 2018年IEEE第三届厄瓜多尔技术分会会议(ETCM) - 功率应用中基于氮化镓器件的可靠性
摘要： 本文分析了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）。我们先前在MOS-HEMT中进行的PBTI研究总结结果表明，以SiO2作为栅极介质的器件其阈值电压退化特征表现为陷阱速率参数的普遍下降行为，这归因于SiO2及SiO2/GaN界面处的电荷俘获。相反，Al2O3和AlN/Al2O3栅极堆叠中观察到的退化主要归因于预存介质陷阱中的电荷捕获，且界面态产生可忽略不计。此外，插入薄AlN层会影响器件可靠性——与未采用该层的器件相比，观察到更大的陷阱密度、更快的电荷俘获速度、更宽的陷阱能量分布以及更慢的电荷释放过程?；贕aN器件的介质重要性也在具有门控边缘终端（GET）的肖特基势垒二极管（SBD）中得到研究。我们最新的TDDB结果表明：采用双层GET结构并搭配厚钝化层（2GET-THICK）的器件，相比单层GET搭配薄钝化层（1GET-THIN）的器件具有更窄的威布尔分布和更长的失效时间。因此，前者结构更适合高功率高温应用场景。
关键词： TDDB（经时击穿）、AlGaN/GaN肖特基二极管、陷阱效应、去陷阱效应、可靠性、正偏压温度不稳定性（PBTI）、击穿电压、栅极电子陷阱（GET）、MOS-HEMT（金属氧化物半导体高电子迁移率晶体管）
更新于2025-09-23 15:23:52
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GaN和Si?N?钝化层对带栅极边缘终端的AlGaN/GaN二极管性能的影响
摘要： 本文分析了AlGaN势垒层顶部GaN与Si3N4钝化（或称"盖层"）对带栅极边缘终端（GET-SBDs）肖特基势垒二极管性能与可靠性的影响。两种盖层器件具有相似的直流特性，但SiO2/GaN界面处更高的陷阱密度和/或接入区总介电常数增加导致GaN盖层器件呈现更高的RON离散性。两类器件在中/低温区的漏电流显示出两个与电压无关的低能级激活能，表明热电子发射与场致发射过程共同主导导电机制。此外，GaN盖层器件在高温区从低电压即出现电压相关的激活能，这限制了其击穿电压（VBD）。时变电介质击穿测试显示Si3N4盖层器件具有更集中的分布（威布尔斜率β=3.3），优于GaN盖层器件（β=1.8）。通过不同盖层的等离子体增强原子层沉积（PEALD）-Si3N4电容器补充测量及TCAD仿真发现：在GET拐角处的PEALD-Si3N4介质内存在强电场峰值，该效应可能加速渗流路径形成，即使在低应力电压下也会引发GaN盖层SBDs器件击穿。
关键词： Si3N4盖层，GaN盖层，AlGaN/GaN肖特基二极管，可靠性，击穿电压，钝化层，关态，激活能
更新于2025-09-23 15:23:52