栅极面积和ESD结构对AlGaN/GaN MIS-HEMTs中LPCVD-SiNx栅介质TDDB特性的影响

作者：戚永乐^*; 王登贵; 周建军; 张凯; 孔岑; 孔月婵; 于宏宇; 陈堂胜

来源：固体电子学研究与进展, 2021, 41(03): 229-234.

DOI：10.19623/j.cnki.rpsse.2021.03.013

• 氮化镓金属-绝缘层-半导体高电子迁移率晶体管
• 栅介质
• 静电释放结构
• 经时击穿

基于CMOS兼容性GaN工艺,研制出具有低压化学气相沉积SiNx栅介质的硅基AlGaN/GaN异质结金属-绝缘层-半导体高电子迁移率晶体管(MIS-HEMTs)器件。通过威布尔统计分析,研究了栅介质面积和静电释放(ESD)结构对SiNx的经时击穿(TDDB)特性的影响。结果表明,较小的栅介质面积有利于更长的器件寿命,而ESD保护结构有利于提升器件栅介质在高电压应力下的可靠性和稳定性,主要原因为SBD的寄生电容可有效吸收电脉冲感应在介质薄膜中产生的电荷。最后,通过线性E模型预测具有35 nm厚LPCVD-SiNx栅介质的AlGaN/GaN MIS-HEMTs在栅极电压为13 V条件下的击穿寿命可达20年(0.01%,T=25℃)。

• 单位
  南方科技大学