Увеличение порогового напряжения отпирания силовых GaN-транзисторов при использовании низкотемпературной обработки в потоке атомарного водорода

Транзисторы с высокой подвижностью электронов на основе эпитаксиальных гетероструктур AlGaN/GaN являются перспективной элементной базой для создания устройств силовой электроники следующего поколения. Это обусловлено как высокой подвижностью носителей заряда в канале транзистора, так и высокой электрической прочностью материала, позволяющей достичь высоких напряжений пробоя. Для применения в силовых коммутационных устройствах требуются нормально-закрытые GaN-транзисторы, работающие в режиме обогащения. Для создания нормально-закрытых GaN-транзисторов чаще всего используют подзатворную область на основе GaN $p$-типа проводимости, легированного магнием ($p$-GaN). Однако оптимизация толщины эпитаксиального слоя $p$-GaN и уровня легирования позволяет добиться порогового напряжения отпирания GaN-транзисторов, близкого к $V_{\operatorname{th}}$ = +2 В. В настоящей работе показано, что применение низкотемпературной обработки в потоке атомарного водорода подзатворной области на основе $p$-GaN перед осаждением слоев затворной металлизации позволяет увеличить пороговое напряжение транзистора до $V_{\operatorname{th}}$ = +3.5 В. Наблюдаемые эффекты могут быть обусловлены формированием дипольного слоя на поверхности $p$-GaN, индуцированного воздействием атомарного водорода. Термическая обработка GaN-транзисторов, подвергшихся водородной обработке, в среде азота при температуре $T$ = 250$^\circ$C в течение 12 ч не выявила деградации электрических параметров транзистора, что может быть обусловено формированием термически стабильного дипольного слоя на границе раздела металл/$p$-GaN в результате гидрогенезации.