氮化鎵（GaN）基高電子遷移率晶體管（HEMT）具有高電流密度、高開關速度和低導通電阻等優點，受到人們的廣泛關注，使得GaN基HEMT器件成為下一代功率器件強有力的競爭者。然而，GaN器件與傳統Si基器件不同，很難通過熱氧化的方法獲得低界面態密度的絕緣介質層。因此，如何降低界面態密度已經成為GaN基器件研究和應用的挑戰之一。

中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所納米加工平臺研究員張寶順課題組一直致力于高壓大功率GaN基電力電子器件的研究工作。目前，通過自主研發以及與香港科技大學教授陳敬課題組進行合作，利用LPCVD（低壓化學氣相沉積）沉積柵介質層和表面鈍化層技術，已經實現了低漏電、高耐壓的GaN 基HEMT功率器件，相關結果發表在IEEE Transactions on Electron Devices和國際會議IEDM上。

為了進一步降低LPCVD-Si3N4與GaN的界面態密度，提高器件的性能。張寶順課題組通過對傳統LPCVD系統進行改造，在國際上首次提出將原位等離子體處理與傳統LPCVD沉積相結合來沉積介質層，實現在沉積Si3N4薄膜前的原位N2等離子體氮化處理(圖1)，N2等離子體處理不僅可以補償GaN表面的氮空位，還可以減少表面的自然氧化層，從而獲得較低的LPCVD-Si3N4/(Al)GaN界面態密度，通過這種技術制作的MIS-HEMTs器件，在掃描柵壓為VG-sweep =24 V時，閾值回滯由原來的7.1 V下降到186 mV，器件的閾值穩定性得到明顯提高，如圖2所示。由于界面態的降低抑制了陷態對溝道中電子的捕獲，因而改善了器件的動態特性，在600 V關態應力下，器件的導通電阻僅僅上升1.18倍（傳統器件為200倍左右），如圖3所示。器件綜合性能處于國際前列，相關結果發表在最新的IEEE Electron Device Letters, 2017,38,236。

圖1、(a) 原位氮等離子處理AlGaN/GaN MIS-HEMTs 結構剖面圖；(b) 改造后的LPCVD（低壓氣相沉積）系統示意圖

圖2、（a）經過和未經過原位N2等離子體處理的MIS-HEMT器件在不同正向掃描柵壓下的閾值回滯；（b）器件正向掃描柵壓和閾值回滯與已報道文獻結果的比較

圖3、（a）未經過原位等離子體處理MIS-HEMT器件的動態特性；（b）經過原位等離子體處理MIS-HEMT器件的動態特性