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A Normally-Off GaN MIS-HEMT Fabricated Using Atomic Layer Etching to Improve Device Performance Uniformity for High Power Applications

高电子迁移率晶体管 蚀刻(微加工) 算法 材料科学 物理 分析化学(期刊) 光电子学 电气工程 图层(电子) 晶体管 数学 纳米技术 量子力学 化学 电压 工程类 色谱法
作者
Tsung-Ying Yang,Huuan-Yao Huang,Yan-Kui Liang,Jui-Sheng Wu,Mei-Yan Kuo,Kuan-Pang Chang,Heng‐Tung Hsu,Edward Yi Chang
出处
期刊:IEEE Electron Device Letters [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:43 (10): 1629-1632 被引量:8
标识
DOI:10.1109/led.2022.3201900
摘要

Normally-off ferroelectric charge trap gate stack GaN high electron mobility transistor (FEG-HEMT) was fabricated with atomic layer etching (ALE) to precisely control the device parameters including $\text {V}_{\text {th}}$ of the device. The ALE process consists of cyclic Cl2 adsorption modification steps and the Ar ion removal steps. The ALE process achieved etch-per-cycle (EPC) of 0.347 nm/cycle and superior etching morphology with RMS $=0.281$ nm. The fabricated GaN HEMT using the ALE process exhibited a high threshold voltage ( $\text {V}_{\text {th}}$ ) of 5.06 V, high maximum drain current ( $\text {I}_{\text {D,MAX}}$ ) of 772 mA/mm with low on-resistance ( $\text {R}_{\text {on}}$ ) of $8.57~\Omega \cdot \text {mm}$ and high breakdown voltage (BV) of 888 V, the device also showed good $\text {V}_{\text {th}}$ uniformity. Finally, the contact resistance ( $\text {R}_{\text {c}}$ ) was reduced from $0.46~\Omega \cdot \text {mm}$ to $0.15~\Omega \cdot \text {mm}$ by the ALE process, and the dynamic on-resistance (dyn- $\text {R}_{\text {on}}$ ) was improved at the same time.
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