新型AlGaN/GaN HEMT的增强击穿与近零温系数

本文介绍了一种具有显著改进的击穿特性和接近零的击穿电压温度系数的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT），即空气桥场板（AFP）结构。这种新型HEMT设计通过将金属场板从源极延伸至栅极上方并落在栅极和漏极之间，实现了独特的场板布局。相比于传统的常规场板（CFP）结构，AFP在保持小的栅极到源极寄生电容的同时，展现出更高的截止状态击穿电压。例如，当栅极到漏极距离为6微米、栅极长度为0.8微米的器件在V-GS = 5伏特时，AFP器件的正向阻断电压达到了375伏特，是CFP器件的三倍，后者在这个尺寸下只能达到125伏特的击穿电压。 AFP的优势还体现在其极低的击穿电压温度系数，达到了接近零的值，这是对传统无场板（no FP）和优化的常规场板（CFP）设备的显著改进。无场板和CFP的击穿电压温度系数分别为-0.113 V/K和-0.065 V/K，这意味着AFP设计在高温环境下表现更加稳定，这对于高性能微电子器件在高温应用中的可靠性至关重要。 此外，该研究还强调了空气桥场板技术在减少器件间电场不均匀性，从而提高器件耐受极端条件的能力方面的作用。通过实验验证，这种新型HEMT设计展示了在提高功率处理能力和降低漏极泄漏电流方面的潜力，对于推动高频率和高温电子器件的发展具有重要的理论和实践价值。 这项研究提供了AlGaN/GaN HEMT设计的关键创新，包括空气桥场板结构的设计和优化，这将有助于提升未来微电子器件在高功率、高温等极端工作环境下的性能和稳定性。