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Análisis experimental de la inestabilidad del voltaje de umbral mediante la caracterización eléctrica uf-otf en mosfets de potencia fabricados en nitruro de galio

Esteban Augusto Guevara-Cabezas, Cristian Javier Rocha-Jácome, Fabricio Javier Santacruz-Sulca, José Luis Tinajero-León

Resumen


 


En el presente artículo se analiza el procedimiento experimental para la degradación temporal de los parámetros eléctricos PBTI y NBTI en un grupo de  dispositivos GaN MOSFETs de canal n, los resultados se obtuvieron aplicando el método de caracterización ultra rápido UF-OTF el mismo que permite evaluar la evolución temporal de la corriente de drenador y el voltaje de umbral cuando el dispositivo se encuentra en un sistema de caracterización de semiconductores, el mismo que permite estabilizarlo a un régimen de temperatura constante mientras varía el voltaje de compuerta, los resultados obtenidos muestran cierto grado de inestabilidad referente al voltaje de umbral V_T, Las mediciones UF-OTF muestran que el cambio en el voltaje de umbral ∆V_T son atribuidos a la captura/emisión de cargas eléctricas en el dieléctrico e interfaz GaN/AlGaN, además la variación del voltaje umbral ∆V_T decrece con el incremento de la temperatura para el mismo nivel de estrés sugerido en los experimentos, sugiriendo que la recuperación de ∆V_T se restablece con la variación de la temperatura.


 


Palabras clave


GaN MOSFETs; BTI; UF-OTF

Referencias


D. Jin and J. A. del Alamo, “Methodology for the study of dynamic ON-resistance in high-voltage GaN field-effect transistors,” IEEE

Trans. Electron Devices, vol. 60, no. 10, pp. 3190–3196, Oct. 2013, doi: 10.1109/TED.2013.2274477.

A. Tarakji et al., “Mechanism of radio-frequency current collapse in GaN–AlGaN field-effect transistors,” Appl. Phys. Lett., vol. 78, no. 15, pp. 2169–2171, Apr. 2001, doi: 10.1063/1.1363694.

T. Mizutani, Y. Ohno, M. Akita, S. Kishimoto, and K. Maezawa, “A study on current collapse in AlGaN/GaN HEMTs induced by bias

stress,” IEEE Trans. Electron Devices, vol. 50, no. 10, pp. 2015–2020, Oct. 2003, doi: 10.1109/TED.2003.816549.

R. Chu et al., “1200-V normally off GaN-on-Si field-effect transistors with low dynamic ON-resistance,” IEEE Electron Device Lett., vol. 32,

no. 5, pp. 632–634, May 2011, doi: 10.1109/LED.2011.2118190.

M. Meneghini et al., “Role of buffer doping and pre-existing trap states in the current collapse and degradation of AlGaN/GaN HEMTs,” in Proc. IEEE IRPS, Jun. 2014, pp. 6C.6.1–6C.6.7, doi: 10.1109/IRPS.2014.6861113.

M. Wang et al., “Investigation of surface- and buffer-induced current collapse in GaN high-electron mobility transistors using a soft switched pulsed I–V measurement,” IEEE Electron Device Lett., vol. 35, no. 11, pp. 1094–1096, Nov. 2014, doi: 10.1109/LED.2014.2356720.

M. J. Uren, J. Möreke, and M. Kuball, “Buffer design to minimize current collapse in GaN/AlGaN HFETs,” IEEE Trans. Electron Devices, vol. 59, no. 12, pp. 3327–3333, Dec. 2012, doi: 10.1109/TED.2012.2216535.

P. Fiorenza, G. Greco, F. Iucolano, A. Patti, and F. Roccaforte, “Slow and fast traps in metal-oxide-semiconductor capacitors fabricated on recessed AlGaN/GaN heterostructures,” Appl. Phys. Lett., vol. 106, no. 14, pp. 142903-1–142903-4, Apr. 2015, doi: 10.1063/1.4917250.

A. Guo and J. A. del Alamo, “Positive-bias temperature instability (PBTI) of GaN MOSFETs,” in Proc. IEEE IRPS, Apr. 2015, pp. 6C.5.1–6C.5.7, doi: 10.1109/IRPS.2015.7112770.

P. Lagger, C. Ostermaier, G. Pobegen, and D. Pogany, “Towards understanding the origin of threshold voltage instability of AlGaN/GaN MIS-HEMTs,” in Proc. IEEE IEDM, Dec. 2012, pp. 13.1.1–13.1.4, doi: 10.1109/IEDM.2012.6479033.

Fei, C., Bai, S., Wang, Q., Huang, R., He, Z., Liu, H., Liu, Q.: Influences of pre-oxidation nitrogen implantation and post-oxidation annealing on channel mobility of 4H-SiC MOSFETs. J. Cryst. Growth. 531, 125338 (2020).

Yamasue, K., Cho, Y.: Spatial scale dependent impact of non-uniform interface defect distribution on field effect mobility in SiC MOSFETs. Microelectron. Reliab. 114, 113829 (2020).

Mahapatra, S., Goel, N., Chaudhary, A., Joshi, K., Mukhopadhyay, S.: Characterization methods for BTI degradation and associated gate insulator defects. (2016).

Roccaforte, F., Giannazzo, F., Iucolano, F., Eriksson, J., Weng, M.H., Raineri, V.: Surface and interface issues in wide band gap semiconductor electronics. Appl. Surf. Sci. 256, 5727–5735 (2010).

Baker, N., Iannuzzo, F.: Smart SiC MOSFET accelerated lifetime testing. Microelectron. Reliab. 88–90, 43–47 (2018).

Roccaforte, F., Fiorenza, P., Greco, G., Lo Nigro, R., Giannazzo, F., Iucolano, F., Saggio, M.: Emerging trends in wide band gap semiconductors (SiC and GaN) technology for power devices. Microelectron. Eng. 187–188, 66–77 (2018).

Nguyen, D.D., Kouhestani, C., Kambour, K.E., Hjalmarson, H.P., Devine, R.A.B.: Extraction of recoverable and permanent trapped charge resulting from negative bias temperature instability. Phys. Status Solidi Curr. Top. Solid State Phys. 10, 259–262 (2013).

Busatto, G., Di Pasquale, A., Marciano, D., Palazzo, S., Sanseverino, A., Velardi, F.: Physical mechanisms for gate damage induced by heavy ions in SiC power MOSFET. Microelectron. Reliab. 114, 113903 (2020).

Rocha-Jácome, C., Carvajal, R., Chavero, F., Guevara-Cabezas, E. and Hidalgo Fort, E., 2022. Industry 4.0: A Proposal of Paradigm Organization Schemes from a Systematic Literature Review.


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DOI: 10.23857/pc.v7i5.4013

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