GaN HEMT栅工艺优化及性能提升

摘要

针对0.5μm氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)自对准T型栅工艺,提出一种优化的解决方案。在感应耦合等离子体设备中引入两段法完成氮化硅栅足的干法刻蚀,其中,主刻蚀部分形成具备一定倾斜角度的氮化硅斜面,从而减小栅下沟道电场强度并提高栅金属对氮化硅槽填充的完整性;软着陆部分则以极低的偏置功率对氮化硅进行过刻蚀,确保完全清除氮化硅的同时尽量减小沟道损伤。通过器件优化前后各项特性的测试结果对比发现:优化后的器件关态击穿电压从140 V提升至200 V以上,3.5 GHz下输出功率密度从5.8 W/mm提升至8.7 W/mm,功率附加效率(PAE)从55.5%提升至66.7%。无偏置高加速应力试验96 h后,工艺优化后的器件外观无明显变化,最大电流变化<5%,表明器件可靠性良好。