无凹槽超薄势垒AlGaN/GaN：高性能GaN-on-Si功率器件关键技术

"超薄势垒AlGaN / GaN异质结构：一种用于制造高性能GaN-on-Si功率器件的无凹槽技术" 这篇研究论文发表在2018年《电子设备IEEE Transactions》第65卷第1期，探讨了一种新型的超薄势垒AlGaN/GaN异质结构，这种结构对于制造高性能的GaN-on-Si（氮化镓基硅衬底）功率器件提供了一种无凹槽技术方案。在传统的GaN基功率器件制造中，凹槽工艺常常被用来控制器件性能，但这种方法在处理大尺寸硅衬底时存在挑战，尤其是在AlGaN层的深蚀刻过程中，难以实现精确的深度控制和均匀性。 论文作者包括Sen Huang、Xinyu Liu、Xinhua Wang等人，并由IEEE会员Maojun Wang、Bo Shen以及IEEE会士Kevin J. Chen共同参与。他们提出的新技术主要基于一个自然 pinch-off 的二维电子气通道，这个通道存在于超薄的AlGaN/GaN异质结构中。通过这种方式，他们解决了在AlGaN势垒层上进行蚀刻时所面临的难题，这对于构建高效率的正常关闭型GaN基高电子迁移率晶体管（HEMTs）和金属-绝缘体-半导体HEMTs（MIS-HEMTs）尤其重要。 无凹槽工艺的优势在于避免了传统工艺中的复杂步骤，降低了制造难度，提高了器件的良率。此外，通过使用低压力化学气相沉积生长的SiNx钝化层，论文中报告了UTB-AlGaN/GaN基功率器件的导通电阻显著降低，这是器件性能优化的一个关键指标。这一创新技术有望推动GaN-on-Si功率器件在大尺寸硅衬底上的大规模生产，提升其在电力电子领域，如高效电源转换和高速开关应用中的性能。 这篇论文介绍的无凹槽技术通过超薄势垒AlGaN/GaN异质结构实现了对GaN-on-Si功率器件性能的提升，克服了传统工艺的局限性，为未来功率半导体器件的发展开辟了新的路径。通过这种新技术，可以预期在电力电子、射频通信和能源管理等应用领域会有更多高性能且成本效益高的产品出现。