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储能系统技术 储能系统 GaN器件 ★ 5.0

采用LPCVD SiN钝化的超薄势垒AlGaN/GaN HEMT以增强高功率应用性能

Enhancing ultra-thin-barrier AlGaN/GaN HEMTs with LPCVD SiN passivation for high-power applications

作者 Jui-Sheng Wua · Chen-Hsi Tsaib · You-Chen Wenga · Edward Yi Chang
期刊 Solid-State Electronics
出版日期 2025年1月
卷/期 第 230 卷
技术分类 储能系统技术
技术标签 储能系统 GaN器件
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 Achieved 907  mA/mm ID max with 220  nm LPCVD-SiN passivation on ultra-thin-barrier GaN HEMTs.
语言:

中文摘要

摘要 超薄势垒AlGaN/GaN HEMT提供了一种无需栅极刻蚀的解决方案,但存在较高的导通电阻和电流退化问题。在本研究中,制备了具有1 nm GaN盖层和5 nm Al0.22Ga0.78N势垒的超薄势垒AlGaN/GaN异质结构,并在其上沉积了四种不同厚度(50、60、150和220 nm)的LPCVD SiN钝化层,以解决薄势垒结构相关的载流子浓度低的问题。其中,采用220 nm LPCVD-SiN钝化的器件实现了高达907 mA/mm的最大漏极电流(ID,max)和最低的8.9 Ω·mm导通电阻。此外,为了评估电流输出的稳定性,在ON态应力条件下测试发现,较薄的LPCVD-SiN层在温度高达150 °C时表现出更优的电流稳定性。这些结果凸显了超薄势垒AlGaN/GaN HEMT结构设计在未来高功率GaN器件应用中的优势。

English Abstract

Abstract Ultra-thin-barrier AlGaN/GaN HEMTs offer a gate-recess-free solution but suffer from high on-resistance and current degradation. In this work, ultra-thin-barrier AlGaN/GaN heterostructures with a 1-nm GaN cap and 5-nm Al 0.22 Ga 0.78 N barrier were fabricated, followed by LPCVD SiN passivation of four different thicknesses (50, 60, 150, and 220 nm) to solve the low carrier density issues associated with thin-barrier structures. The 220 nm LPCVD-SiN passivated device achieves a high I D,max of 907 mA/mm and the lowest on-resistance of 8.9 Ω·mm. In addition, to evaluate the stability of current output, thinner LPCVD-SiN layers exhibit better current stability under ON-state stress up to 150 °C. These findings highlight the benefits of ultra-thin-barrier AlGaN/GaN HEMTs design for future high-power GaN applications.
S

SunView 深度解读

该超薄势垒GaN HEMT技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。通过LPCVD SiN钝化优化,器件实现907mA/mm高电流密度和8.9Ω·mm超低导通电阻,可直接应用于ST系列PCS和SG逆变器的GaN功率模块设计。超薄势垒结构免栅槽刻蚀的特性可简化工艺、提升可靠性,特别适合三电平拓扑中的高频开关应用。150°C高温稳定性验证为储能系统PowerTitan和充电桩等严苛工况提供器件级解决方案,有助于进一步提升系统功率密度和转换效率。