具有低噪声及高线性度的高性能MOCVD-SiN_(x)/AlN/GaN毫米波MIS-HEMTs

作     者：袁静 景冠军 王建超 汪柳 高润华 张一川 姚毅旭 魏珂 李艳奎 陈晓娟 YUAN Jing;JING Guan-Jun;WANG Jian-Chao;WANG Liu;GAO Run-Hua;ZHANG Yi-Chuan;YAO Yi-Xu;WEI Ke;LI Yan-Kui;CHEN Xiao-Juan

作者机构：中国科学院微电子研究所高频高压器件与集成研发中心北京100029 中国科学院大学北京100029 

出 版 物：《红外与毫米波学报》 (Journal of Infrared and Millimeter Waves)

年 卷 期：2024年第43卷第2期

页      面：200-206页

核心收录：

学科分类：07[理学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：the National Natural Science Foundation of China(62304252) the Youth Innovation Promotion Association of Chinese Academy Sciences(CAS)and IMECAS-HKUST-Joint Laboratory of Microelectronics 

主　　题：SiN_(x)栅介质 MOCVD MIS-HEMTs 界面态 低噪声 线性度 毫米波 

摘      要：文章在超薄势垒AlN/GaN异质结构上采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)原位生长SiN_(x)栅介质,成功制备了高性能的SiN_(x)/AlN/GaN金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管(MIS-HEMTs)。深能级瞬态谱(DLTS)技术测试SiN_(x)/AlN的界面信息,显示其缺陷能级深度为0.236 eV,俘获截面为3.06×10^(-19)cm^(-2),提取的界面态密度为10^(10)~10^(12)cm^(-2)eV^(-1),表明MOCVD原位生长的SiN_(x)可以有效降低界面态。同时器件表现出优越的直流、小信号和噪声性能。栅长为0.15μm的器件在2 V的栅极电压(Vgs)下具有2.2 A/mm的最大饱和输出电流,峰值跨导为506 mS/mm,最大电流截止频率(fT)和最大功率截止频率(fMAX)分别达到了65 GHz和123 GHz,40 GHz下的最小噪声系数(NFmin)为1.07 dB,增益为9.93 dB。Vds=6 V时对器件进行双音测试,器件的三阶交调输出功率(OIP3)为32.6 dBm,OIP3/Pdc达到11.2 dB。得益于高质量的SiN_(x)/AlN界面,SiN_(x)/AlN/GaN MISHEMT显示出了卓越的低噪声及高线性度,在毫米波领域具有一定的应用潜力。