MESA隔离与钝化技术对β-Ga2O3 MOSFET性能的影响

《IEEE Transactions on Electron Devices》：Impact of MESA Isolation and Passivation on β-Ga2O3 MOSFET Performance

β-Ga2O3 MOSFET通过MESA隔离和侧壁钝化有效抑制漏电，on/off电流比从10提升至10^7，等离子体损伤和钝化层厚度是关键优化参数。

　　

摘要：

本研究对六种β-Ga2O3 MOSFET变体进行了电气特性分析，这些变体旨在解决器件隔离和漏电问题。未经隔离处理的平面器件在关断状态下存在严重的漏电现象，其导通/关断电流比（IO/F）低于10，主要原因是栅极焊盘下方形成的金属-绝缘体-半导体异质结构以及扩展的活性区域导致的漏电。引入MESA（Metal-Insulator-Semiconductor）隔离结构后，通过抑制这些漏电路径，导通/关断电流比提升至约3。然而，MESA刻蚀过程中产生的等离子体对侧壁的损伤引入了新的漏电通道，限制了性能的进一步改善。为缓解这一问题，采用厚度为200纳米的SiO2层对侧壁进行了钝化处理，有效降低了漏电并提高了导通/关断电流比。总体而言，栅极焊盘位于绝缘基底上且侧壁经过钝化的结构表现最为优异。通过在后MESA刻蚀步骤中加入退火处理以及在场效应晶体管结构中引入场板，可以进一步提升钝化效果和电场控制能力。