周幸叶 吕元杰 谭鑫 王元刚 宋旭波 何泽召 张志荣 刘庆彬 韩婷婷 房玉龙 冯志红

(河北半导体研究所,专用集成电路国家级重点实验室,石家庄 050051)(2018年3月18日收到;2018年5月7日收到修改稿)

1 引 言

作为新一代高频、高温和大功率固态电子器件,宽禁带GaN基高电子迁移率晶体管(HEMTs)在半导体领域引起了广泛关注,并在微波功率应用领域取得了巨大成功,一些性能优良的电子器件与集成电路已经进入市场[1].然而,这类器件的潜在优势却受到电流崩塌及自热效应等其他可靠性问题的制约[2−19],器件性能难以达到理论值.器件中缺陷的存在被认为是这些寄生效应的主要原因,材料缺陷会作为陷阱中心引起器件性能的退化.多年来,世界各国的研究人员已经投入大量时间和精力来研究分析深能级陷阱效应.脉冲I-V测试经常被用于表征和分析GaN基器件的电流崩塌情况[2−7].除此之外,瞬态技术也是研究GaN基HEMT中深能级陷阱的一种非常有效的方法,文献[4–8]采用瞬态方法研究了深能级陷阱对GaN基器件动态特性的影响.基于二维数值仿真可以进一步分析器件中的陷阱效应物理机制[9−17],Miccoli等[11]将栅延迟和漏延迟现象分别归咎于施主型表面陷阱和受主型体陷阱.然而,随着器件频率越来越高,器件尺寸变得越来越小,对小尺寸器件中深能级陷阱的表征变得越发困难.目前,对GaN基HEMT中深能级陷阱的研究大都是基于大尺寸器件,对小尺寸器件的可靠性研究工作较少.

本文……