圍繞第三代半導(dǎo)體，今年跨國(guó)技術(shù)轉(zhuǎn)移大會(huì)專(zhuān)門(mén)設(shè)置了多場(chǎng)分會(huì)，其中，11月16日下午舉行的“第三代半導(dǎo)體與新一代移動(dòng)通信技術(shù)”分會(huì)，圍繞著第三代半導(dǎo)體與新一代移動(dòng)通信技術(shù)展開(kāi)多維度的探討，涉及高性能GaN開(kāi)關(guān)電源，GaN、SiC材料外延及電子器件等眾多熱點(diǎn)。會(huì)上，來(lái)自河北半導(dǎo)體研究所的高級(jí)工程師呂元杰分享了“采用凹柵工藝提升AlGaN/GaN HFETs器件性能”演講報(bào)告。

河北半導(dǎo)體研究所的高級(jí)工程師 呂元杰
 

　　呂元杰，高級(jí)工程師，2007年獲山東大學(xué)學(xué)士學(xué)位，2012年獲山東大學(xué)博士學(xué)位。現(xiàn)工作于河北半導(dǎo)體研究所專(zhuān)用集成電路國(guó)家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。目前研究領(lǐng)域?yàn)镮II-V異質(zhì)結(jié)材料和器件，主要包括：大功率高頻GaN基異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管（HFETs）、GaN基單片微波集成電路、GaN基壓力傳感器、器件物理模型以及器件載流子輸運(yùn)機(jī)理等。發(fā)表SCI/EI收錄學(xué)術(shù)論文60余篇，其中以第一作者身份發(fā)表學(xué)術(shù)論文20余篇，多篇論文發(fā)表在國(guó)際著名期刊Applied Physics letters和Journal of Applied Physics上。2014年被國(guó)際無(wú)線電聯(lián)盟大會(huì)授予“青年科學(xué)家”榮譽(yù)稱(chēng)號(hào)。近期的主要研究成果如下：

 

　　1）研制國(guó)內(nèi)首支W波段AlGaN/GaN MMIC，86.5 GHz下輸出功率達(dá)到257 mW；2）研究發(fā)現(xiàn)極化梯度庫(kù)侖場(chǎng)散射對(duì)超薄勢(shì)壘層的AlN/GaN HFETs器件中的載流子遷移率有更大的影響；3）研制了高頻AlGaN/GaN HFETs器件，fT和fmax分別為149和263 GHz，fT*fmax值為AlGaN/GaN HFETs器件的國(guó)際報(bào)道最高值；4）研制了高頻InAlN/GaN HFETs器件, fT達(dá)到282 GHz，為國(guó)內(nèi)最高報(bào)道。

 

　　呂元杰介紹說(shuō)，歸因于大的擊穿場(chǎng)強(qiáng)和高的電子飽和漂移速度，AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管（HFETs）可在高壓和大功率領(lǐng)域應(yīng)用。目前AlGaN/GaN HFETs器件已廣泛應(yīng)用于固態(tài)功率放大器，涵蓋L (1-2 GHz) 至W (75-110 GHz)波段。然而，國(guó)際已報(bào)道的器件中電流增益截止頻率(fT)大于110 GHz時(shí)，最大振蕩頻率(fmax)都小于230GHz，這大大限制了在D波段(110-170GHz)的功放應(yīng)用。

 

　　呂元杰表示，結(jié)合凹柵工藝和再生長(zhǎng)歐姆接觸工藝，大幅提升了AlGaN/GaN HFETs器件性能。采用再生長(zhǎng)歐姆接觸工藝，器件源漏間距(Lsd)縮小至600 nm。器件開(kāi)態(tài)電阻(Ron)為0.81 ?·mm。在蒸發(fā)60nm柵金屬之前采用低功率等離子體刻蝕工藝實(shí)現(xiàn)低損傷凹柵工藝。

 

　　采用凹柵工藝后器件的短溝道效應(yīng)被很好的抑制。峰值跨導(dǎo)(gm)從607 mS/mm提升至 764 mS/mm。此外，采用射頻小信號(hào)測(cè)試得到未刻蝕器件的fT和fmax分別為152 GHz and 192 GHz，而采用凹柵工藝的器件fT仍然保持149 GHz，fmax提升至263GHz，同時(shí)展示出最高的fT*fmax值。這表明通過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化材料和器件工藝，AlGaN/GaN HFETs器件有望實(shí)現(xiàn)在D波段的功放應(yīng)用。