Dual approach including TCAD modelling and advanced electrical characterization to determine localization and traps signature of GaN HEMTs. on SiC substrate
Approche duale de modélisation TCAD et de caractérisations électriques approfondies pour la détermination de la signature et de la localisation des pièges dans les HEMT GaN sur substrat SiC
Résumé
GaN-based HEMTs have already demonstrated their supreme potential for all high power and high frequency applications. However, this technology suffers from limitations due to complex trapping/de-trapping mechanisms that occurs in the device and that are still not well understood. This trapping mechanism limits the RF performances but also undermines the device reliability. In this work, we have investigated the trapping mechanisms using different advanced measurements techniques (LF S-parameter measurements, I-DLTS, noise current spectral density) to identify the signature of traps.Thanks to SentaurusTCAD simulation, we have identified and understood the physical location of several traps in the device. This contribution would provide an efficient feedback for future technological improvements.
Les HEMT à base du GaN ont déjà démontré leur potentialité pour toutes les applications forte puissance et haute fréquence. Cependant, cette technologie souffre de limitations dues notamment à un mécanisme complexe de piégeage/dépiégeage de charges qui se produit dans le composant et reste encore aujourd’hui mal compris. Ce mécanisme de piégeage limite les performances RF et mais également la fiabilité du transistor. Dans ce travail, nous avons étudié les mécanismes issus de ce phénomène à l'aide de plusieurs méthodes de mesures approfondies (Paramètres S en basse fréquence, I-DLTS, densités spectrales de courant de bruit) qui nous ont permis d’extraire la signature des pièges. Grâce à de la simulation TCAD sur le logiciel de simulation Sentaurus, nous avons pu identifier l'emplacement physique de certains pièges dans le composant et comprendre les phénomènes physiques mis-en jeu. Cet apport fournira des informations efficaces pour les améliorations technologiques dans le futur.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
|---|