Investigación sobre el refuerzo estructural de dispositivos AlGaN/GaN HEMT bajo estrés de RF

Área de la Ciencia:

• Ciencia de materiales
• Ingeniería eléctrica
• Física de semiconductores

Sus antecedentes:

• Los transistores de alta movilidad de electrones AlGaN/GaN (HEMT) son cruciales para aplicaciones de alta frecuencia y potencia.
• La fiabilidad del dispositivo bajo estrés de radiofrecuencia (RF) es una métrica de rendimiento clave.
• Comprender el impacto de los parámetros estructurales en la resistencia al estrés de RF de los HEMT es esencial para la optimización del dispositivo.

Objetivo del estudio:

• Investigar el rendimiento y la fiabilidad de los HEMT AlGaN/GaN bajo estrés de RF.
• Analizar la influencia de los parámetros estructurales en la resistencia al estrés de RF utilizando simulaciones a nivel de dispositivo.
• Identificar modificaciones estructurales clave que mejoren la resiliencia del dispositivo al estrés de RF.

Principales métodos:

• Simulaciones TCAD a nivel de dispositivo de un amplificador de potencia comercial AlGaN/GaN.
• Análisis de las características eléctricas, el voltaje de ruptura y el rendimiento de RF antes y después del estrés de RF.
• Variación sistemática de parámetros estructurales: grosor de la capa de pasivación, relación Lgd:Lgs y profundidad de la puerta enterrada.

Principales resultados:

• El aumento del grosor de la capa de pasivación mostró una mejora limitada (3,45%) en la resistencia al estrés de RF.
• El ajuste de la relación entre la longitud de la puerta-drenador y la longitud de la puerta-fuente (Lgd:Lgs) mejoró la resistencia en un 38,3%.
• El aumento de la profundidad de la puerta enterrada mejoró significativamente la resistencia al estrés de RF en un 44,4%.

Conclusiones:

• Las modificaciones estructurales, en particular la profundidad de la puerta enterrada y la relación Lgd:Lgs, son efectivas para mejorar la resistencia al estrés de RF de los HEMT AlGaN/GaN.
• Las simulaciones TCAD proporcionan información valiosa para optimizar el diseño de HEMT para una mayor fiabilidad.
• Los parámetros estructurales optimizados son críticos para un rendimiento robusto del amplificador de potencia de alta frecuencia.