不同压缩工作点下AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管的射频应力诱导退化特性及机理分析

《IEEE Transactions on Electron Devices》：RF Stress-Induced Degradation Characteristics and Mechanism Analysis of AlGaN/GaN HEMTs at Different Compression Points

　　

摘要：本文研究了AlGaN/氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管（HEMT）在不同压缩点下长期射频（RF）应力作用的性能退化情况，并利用多种表征方法验证了对应的失效机制。实验结果表明，在P 3 dB 、P 4.5 dB 和P 6 dB 条件下连续过驱动应力100小时后，器件的直流（DC）和射频特性均出现严重退化。所有经应力测试的器件均表现出负向阈值电压偏移、栅极控制能力下降、导通电阻增大以及栅极滞后现象加剧，在三种过驱动条件下，器件的饱和输出功率分别下降0.22、0.88和1.69 dB。此外，低频噪声（LFN）测量进一步证实，二维电子气（2DEG）沟道附近的界面缺陷态密度从2.10×10 18 cm ?3 ·eV ?1 增大至1.91×10 19 cm ?3 ·eV ?1 。通过TCAD仿真建立了物理模型以分析高电场应力机制。与以往主要关注短期射频应力或单一表征方法的研究不同，本工作系统地关联了不同压缩级别下长期射频应力时栅极漏电演变、栅极滞后行为、低频噪声特性以及TCAD电场分析之间的关系。