Увеличение порогового напряжения отпирания силовых GaN-транзисторов при использовании низкотемпературной обработки в потоке атомарного водорода

Abstract

Транзисторы с высокой подвижностью электронов на основе эпитаксиальных гетероструктур AlGaN/GaN являются перспективной элементной базой для создания устройств силовой электроники следующего поколения. Это обусловлено как высокой подвижностью носителей заряда в канале транзистора, так и высокой электрической прочностью материала, позволяющей достичь высоких напряжений пробоя. Для применения в силовых коммутационных устройствах требуются нормально-закрытые GaN-транзисторы, работающие в режиме обогащения. Для создания нормально-закрытых GaN-транзисторов чаще всего используют подзатворную область на основе GaN p-типа проводимости, легированного магнием (p-GaN). Однако оптимизация толщины эпитаксиального слоя p-GaN и уровня легирования позволяет добиться порогового напряжения отпирания GaN-транзисторов, близкого к Vth=+2 В. В настоящей работе показано, что применение низкотемпературной обработки в потоке атомарного водорода подзатворной области на основе p-GaN перед осаждением слоев затворной металлизации позволяет увеличить пороговое напряжение транзистора до Vth=+3.5 В. Наблюдаемые эффекты могут быть обусловлены формированием дипольного слоя на поверхности p-GaN, индуцированного воздействием атомарного водорода. Термическая обработка GaN-транзисторов, подвергшихся водородной обработке, в среде азота при температуре T=250oC в течение 12 ч не выявила деградации электрических параметров транзистора, что может быть обусловено формированием термически стабильного дипольного слоя на границе раздела металл/p-GaN в результате гидрогенезации. DOI: 10.21883/FTP.2017.02.44114.8298