通过选择性p-GaN栅极外延技术在基于GaN的功率器件中实现热电子硬化效应

《IEEE Transactions on Electron Devices》：Hot-Electron Hardening in GaN-Based Power Devices by Selective p-GaN Gate Epitaxy

选择性gate epitaxy策略用于增强型HEMT的p-GaN门制备，避免接触区生长和刻蚀，保留高质量异质结层。相比传统工艺，器件在6V栅压下漏极击穿电压提升1.5倍，长期半导通应力下导通电阻衰减显著，且兼容门 recess工艺，通过增厚AlGaN势垒实现更低导通电阻和正常关断特性。

　　

摘要：

本文提出了一种选择性栅极外延策略，用于增强型高电子迁移率晶体管（HEMTs）中p-GaN栅极的形成，以提高其对热电子效应的鲁棒性。该方法避免了在接入区域进行p-GaN的生长和刻蚀工艺，从而保留了高质量的生长态势垒层。与传统p-GaN栅极HEMTs相比，采用选择性外延栅极的器件在6 V的栅压（GS）下表现出高达1.5倍的漏极击穿电压，并且在长期半导通应力下（DS范围为100至400 V）的导通电阻（R_on）降低显著。此外，这种选择性p-GaN栅极外延工艺还与栅极刻蚀工艺兼容，能够在保持厚AlGaN势垒的同时实现正常的关断状态，进一步降低导通电阻。