浮動蕭特基金屬線應用在高頻氮化鋁鎵/氮化鎵高電子遷移率電晶體之製作與分析

The Fabrication and Analysis of High Frequency AlGaN/GaN HEMT with Floating Schottky Metal Stripe

何璠(He, Fan)

指導教授 ： 黃智方

國立清華大學/電機資訊學院/電子工程研究所/碩士(2011年)

https://doi.org/10.6843/NTHU.2011.00114

摘要

本論文探討在微波頻段中，高阻值矽基板(111)上的氮化鋁鎵/氮化鎵高電子遷移率電晶體其高頻高功率的特性。利用鋅摻雜以及蝕刻元件隔離平台的兩種絕緣方法、改變元件閘極金屬的厚度，以及探討在閘極至汲極端加入浮動蕭特基金屬線對於元件特性的影響。
閘極長度0.5μm，汲極至源極2.5μm的元件其最大飽和電流與最大轉導增益分別為764mA/mm與223mS/mm，其高頻特性為fT=26GHz、fMAX=61.2GHz。而鋅摻雜絕緣改善蝕刻絕緣平台的元件關閉狀態下的漏電流至nA，但是在直流以及高頻特性上沒有顯著的不同。閘極金屬厚度降低，將導致閘極電阻的上升使得高頻特性變差。加上浮動蕭特基金屬線的元件，可以降低元件關閉狀態下的漏電流約2個數量級，但是在高頻特性上則會使得fT、fMAX降低。由小訊號電路模型的萃取過程可知，其肇因為Cgs的上升的緣故。
功率特性上，經由2.4GHz load-pull量測，傳統元件在Class AB的偏壓點下可得到功率增益17.83dB，PAE=49.8%的高頻輸出。加上浮動蕭特基金屬線的元件，則僅有功率增益15.49dB，PAE=29.7%的高頻輸出。

關鍵字

氮化鋁鎵/氮化鎵 ； 高電子遷移率電晶體 ； 浮動蕭特基金屬線 ； 高頻元件

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AlGaN/GaN ； HEMT ； floating Schottky metal stripe ； Microwave device

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