在一个例子中，描述了一种新的高性能AlGaN/GaN金属-绝缘体-半导体异质结构构场效应晶体管(MISHFET)，其使用HfO2作为表面钝化和栅极绝缘体来制作。在击穿之前，栅极和漏极漏电流被急剧减小到几十nA。在无场极板的情况下，对于10μm的栅极-漏极间隔，关断状态击穿电压是1035V，具有0.9mΩ-cm2的单位导通电阻。另外，从脉冲测量结果没有观察到电流陡降。这是对蓝宝石上的基于GaN的快速功率开关器件的至今为止所报告的最佳的性能，它有效地将优越器件的正向特性、反向特性和开关特性结合起来。这里还提及了其它的变体、特征和例子。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
AWaN/GaN异质结构场效应晶体管(HFET)近年来由于它们尤其是在低损耗快速开关、高击穿电压(BV)、高工作温度和良好耐辐射性方面的潜力，对于高功率和高频应用具有很大的吸引力。在功率调节应用中，改善了高频开关的效率，因此该器件也可以被用作以脉冲工作的RF功率放大器。然而，AlGaN/GaN HFET受到诸如电流陡降以及高的栅极和漏极漏电流这样的问题困扰，为了实现实际的应用，这些问题必须解决。电流陡降可能造成开关能力的退化和导通电阻的增加。钝化作为通过封装表面状态而抑制电流陡降的解决方案被广泛研究。然而，尽管传统的钝化层，如Si3N4，可以缓和电流陡降现象(见下面的参考文献1)，但它们是不容易再现的，并且往往使击穿特性恶化(见下面的参考文献2-3)。其它方法，诸如预钝化等离子处理、退火和/或利用场极板等等，也能够缓和电流陡降(见下面参考文献4-6)，然而，它们往往增大了导通电阻和/或引起其它问题。对于肖特基栅极，高的漏电流阻止了高击穿电压的实现，并且也引起高功耗。最近，有许多关于在绝缘体作为栅极电介质和/或器件钝化的应用方面的报告(见下面的参考文献7-9)。虽然某些可以抑制栅极漏电流，但它们往往引起电流陡降(current slump)、 降低BV、或增加导通电阻。希望有一种用于高功率快速开关器件的解决方案，它可以解决电流陡降、持续的栅极泄漏、以及过早击穿的问题，同时保持低的导通电阻。有许多应对与功率开关有关的材料或器件的优化的参考文献或现有技术。例如， 下面提到的参考文献1-13 :(这些文献也在本说明书的通篇引用。)1. B. M. Green, K. K. Chu, Ε. Μ. Chumbes, 1. Α. Smart, 1. R. Shealy, L. F. Eastman, IEEE Electron Dev. Lett. 21，268(2000)。2. Y. Ando, Y. Okamoto, H. Miyamoto, N. Hayama, T. Nakayama, K. Kasahara, and M. Kuzuhara, IEDM Tech. Dig.，381 (2001)。3. H. Kim, R. M. Thompson, V. Tilak, T. R. Prunty, 1. R. Shealy, and L. F. Eastman, IEEE Electron Dev. Lett. 24,421(2003) 4. A. P. Edwards, 1. A. Mittereder, S. C. Binari, D. S. Katzer, D. F. Storm, and 1. A. Roussos, IEEE Electron Dev. Lett. 26，225(2005)。5. H. Kim, 1. Lee, D. Liu, and W. Lu, App 1. Phys. Lett. 86，143505 (2005)。6. A. Brannick, N. A. Zakhleniuk, B. K. Ridley, 1. R. Shealy, W. 1. Schaff, and L. F. Eastman, IEEE Electron Dev. Lett. 30,436(2009)。7. C. Liu, E. F. Chor, and L. S. Tan, Semicond. Sci. Technol. 22，522 (2007)。8. S. Yagi, M. Shimizu, M. Inada, Y. Yamamoto, G. Piao, H. Okumura, Y. Yano, N. Akutsu，H.Ohashi，Solid State Electron. 50,1057(2006) 9. A. Koudymov, N. Pala, V. Tokranov, S. Oktyabrsky, M. Gaevski, R. Jain, 1. Yang, X. Hu, M. Shur, R. Gaska, and G. Simin, IEEE Electron Dev. Lett. 30,478(2009)。10. M. A. Khan,G. Simin, 1. Yang, 1. Zhang, A. Koudymov,M. S. Shu r, R. Gaska, X. Hu, and A. Tarakj i, IEEE Trans. Microw. Theory Tech.51,624 (2003)。11. G. Simin, X. Hu, A. Tarakji, 1. Zhang, A. Koudymov, S. Saygi, 1. Yang, M. A. Khan, M. S. Shur, and R. Gaska, Jpn. 1. App 1. Phys. 40，L1142 (2001)。12. X. Hu, A. Koudymov, G. Simin, 1. Yang, M. A. Khan, A. Tarakji, M. S. Shur, and R. Gaska, App 1. Phys. Lett. 79，2832 (2001)。13. Y. C. Choi, 1. Shi, M. Pophristic, M. G. Spencer, and L. F. Eastman, 1. Vac. Sci. Technol. B 25，1836(2007)。然而，在这里引入了新的器件和用于生产这样的器件的方法，以使得性能进一步优化，具有新的特征，如在下面详细描述的。专利技术人构建本专利技术部分是基于以下论文标题为“High Performance AlGaN/GaN Power Switch with HfO2 Insulation，，,作者为 Junxia Shi 禾口 Lester F. Eastman (来自 School of Electrical and Computer Engineering, Cornell University, Ithaca, New York 14853)，以及Xiaobin Xin 和Milan Pophristic (来自 Velox Semiconductor Corp., Somerset, New Jersey 08873)。但是请注意，所有的专利技术和创造性步骤是在康奈尔大学由两名康奈尔研究人员、 即在本申请的专利技术人列表中的当前(和仅有的)两个专利技术人完成的。
技术实现思路
在一个实施例中，高性能AWaN/GaN金属-绝缘体-半导体异质结构场效应晶体管(MISHFET)是使用HfO2(二氧化铪)作为表面钝化和栅极绝缘体来制作的。栅极和漏极漏电流在击穿之前被急剧减小到几十nA。在没有场极板的情况下，对于10 μ m的栅极-漏极间隔，关断状态击穿电压是1035V，具有0. 9mQ-cm2的单位导通电阻。另外，从脉冲测量结果没有观察到电流陡降。这是对蓝宝石上基于fei-N的快速功率开关器件的至今为止所报告的最佳的性能，其有效地将优越器件的正向特性、反向特性和开关特性结合起来。附图说明图1示出了所制作的HfO2 AlGaN/GaN MIS本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：石俊夏，莱斯特·F·伊士曼，
申请(专利权)人：康奈尔大学，
类型：发明
国别省市：
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