凹槽栅型AlGaN/GaN MOS-HEMT的界面优化以及介质击穿提升

2019年2月，《电子器件快报》(IEEE Electron Device Letters)刊发了国家脉冲强磁场科学中心吴燕庆教授课题组关于高性能常闭型氮化镓功率器件的研究成果。该论文标题为“Improved Interface Properties and Dielectric Breakdown in Recessed AlGaN/GaN MOS- HEMTs Using HfSiOx as Gate Dielectric”，吴燕庆教授为论文通讯作者，课题组李思超博士为第一作者，其余作者包括课题组成员胡倩澜，王欣，李调阳和李学飞。

    氮化镓MOS-HEMT器件由于介质界面工程困难，介质容易击穿，在实际的功率电路中遇到很多可靠性的问题。本文中通过在传统氧化铪中引入氧化硅，提升了介质的特性。与传统的氧化铪栅比较，铪硅氧介质的界面缺陷降低了一倍，氧化层内部缺陷也降低了一半。基于铪硅氧的MOS-HEMT也实现了阈值电压1.5V，亚阈斜率65mV/dec，开关比3 × 10¹⁰。文章同时测试了器件的可靠性，铪硅氧介质的10年介质击穿寿命下最大场强达到2.85MV/cm，比氧化铪搞36%。最大击穿场强达到742V，比氧化铪高30%。