中文引用格式： 倪志遠(yuǎn)，白霖，林罡，等. T型柵GaN HEMT微波器件ESD特性研究[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2025，51(4)：40-44.
英文引用格式： Ni Zhiyuan，Bai Lin，Ling Gang，et al. Study on ESD characteristics of T-shape gate GaN HEMT microwave devices[J]. Application of Electronic Technique，2025，51(4)：40-44.
引言
微波GaN HEMT器件，尤其是在應(yīng)用于高頻小功率的場景下時，往往容易受到靜電釋放(Electro-Static Discharge,ESD)事件的影響導(dǎo)致器件發(fā)生失效。一般情況下幾百伏特的靜電就會造成靜電損傷失效，小則幾十伏特的靜電也能使一些型號的器件失效。眾所周知，微波小功率GaN HEMT的器件的尺寸通常很小，由于頻率很高不便附加保護(hù)電路，這也是此類器件難以制定其抗靜電措施的重要原因。多數(shù)研究均表明，Ⅲ-Ⅴ異質(zhì)結(jié)構(gòu)對器件對ESD事件十分敏感，ESD事件會造成電極間金屬擴(kuò)散以及電遷移，從而產(chǎn)生電極尖峰使得外延材料中出現(xiàn)纖絲，造成肖特基結(jié)的損傷。
2015年Rossetto針對漏源傳輸線脈沖應(yīng)力對硅基GaN HEMT器件的ESD穩(wěn)健性進(jìn)行了廣泛的分析，在器件處于開啟狀態(tài)下時，靜電失效可歸因于功率型大電流失效；而在器件處于關(guān)斷狀態(tài)下，器件由于大電壓的作用出現(xiàn)電壓型強(qiáng)電場失效[1]。2016年，Shankar報道了AlGaN/GaN HEMT在ESD應(yīng)力條件下的多種失效模式和不同的ESD行為對柵指的影響[2]。2016年，Meneghini等人通過具體測試，說明了AlGaN勢壘層的結(jié)構(gòu)特性與ESD穩(wěn)健性之間的相關(guān)性并進(jìn)一步探究了器件工藝、電路布局和幾何形狀對器件電氣性能、擊穿特性以及ESD穩(wěn)健性的影響[3]。2020年Xin等人通過使用傳輸線脈沖測試，綜合評價了GaN HEMT的ESD特性，發(fā)現(xiàn)柵極在ESD事件中最容易發(fā)生失效且漏極與源級在柵極接地的條件下不太容易發(fā)生災(zāi)難性的退化或失效的規(guī)律[4]。
目前，國內(nèi)研究人員針對AlGaN/GaN HEMT在ESD領(lǐng)域的研究較為有限，多數(shù)還停留在器件外圍的ESD防護(hù)電路上[5-6]，對相關(guān)機(jī)理的研究處于起步階段，因此從器件結(jié)構(gòu)方面研究ESD事件的失效機(jī)理具有重大意義。
本文使用HANWA公司的HCE-5000便攜式ESD測試機(jī)作為主要工具，探究了器件耐靜電能力與閾值電壓、柵腳柵帽寬度以及總柵寬之間的關(guān)系，借助掃描電鏡（Scanning Electron Microscope，SEM）、聚焦離子束（Focused Ion Beam，F(xiàn)IB）等微區(qū)分析手段，對柵下燒毀點進(jìn)行定位，并分析其失效機(jī)理。
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作者信息：
倪志遠(yuǎn)，白霖，林罡，鮑誠，章軍云
（南京電子器件研究所，江蘇 南京 210016）
