具有Γ型閘極結構氮化鋁鎵/氮化鎵高電子移動率電晶體之研製

Abstract

本實驗係研製一Γ閘極製程技術於一氮化鋁鎵/氮化鎵異質結構 場效體，以同時獲致有效縮短閘極長度、表面鈍化處理與形成一場極 板結構之優異特性。在閘極窗口為1.2 μm 氮化鋁鎵蕭特基接觸層上 沉積氮化矽鈍化層厚，並形成一Γ閘極結構有效縮短閘極長度為0.6 μm 及一長度為0.6 μm 之場極板結構，該氮化矽厚度分別為15 nm、30 nm、以及45 nm 對於元件特性之影響亦被完整探討。 使用傳統閘極與具有在不同氮化矽厚度(15 nm、30 nm、及45 nm) 之Γ閘極之氮化鋁鎵/氮化鎵異質結構場效體之直流和微波特性分別 為:飽和電流密度IDss0 (306.3 mA/mm、348.9 mA/mm、363.8 mA/mm、 及 364.2 mA/mm) 、最大轉導值gm,max (76 mS/mm、86 mS/mm、93 mS/mm、及93.6 mS/mm)、夾止電壓Vpinch-off ( -4.5 V、-4.65 V、-4.7V、及-4.71 V)、電流增益截止頻率fT (10.1 GHz、12 GHz、13.1 GHz及13.4 GHz)、最大震盪頻率fmax (12 GHz、15.3 GHz、16.2 GHz 及16.5GHz)、最小雜訊NFmin (2.8 dB、2.2 dB、1.9 dB 及1.8 dB)，最大輸出功率Pout (23.7 dBm、29.9 dBm、29.5 dBm 及29.2 dBm)。實驗結果顯示，使用Γ閘極結構之氮化鋁鎵/氮化鎵異質結構場效體可有效改善電流密度、元件線性度及輸出功率等優異特性，較厚之氮化矽鈍化層厚度有利於高頻與高功率輸出特性之改善，而較薄之氮化矽鈍化層厚度有利於低漏電流與高功率效率(P.A.E.)特性之改善。