研究论文

13 等离子体辅助分子束外延实现超薄AlN势垒HEMT的极低方块电阻

高电子迁移率晶体管（HEMT）作为第三代氮化镓半导体的核心器件，是5G通信、新能源快充、卫星雷达等领域的关键元器件，更是支撑下一代6G通信、太赫兹成像等前沿领域发展的核心技术底座。然而，传统AlGaN/GaN HEMT受晶格失配、方块电阻偏高等问题限制，器件可靠性与功率性能难以满足超高频、高集成的升级需求；同时主流金属有机化学气相沉积（MOCVD）生长工艺难以实现原子级陡峭异质结界面，且铝组分上限受限，无法充分发挥高极化材料的性能潜力。AlN/GaN异质结HEMT凭借超薄AlN势垒的强极化效应，可诱导更高浓度的二维电子气（2DEG），同时大幅提升栅控能力、抑制短沟道效应，成为下一代超高频GaN器件的核心技术路线。但该技术长期面临核心瓶颈：超薄AlN势垒的高质量生长难度极大，厚度调控不当易导致载流子浓度偏低或电子迁移率暴跌，且在6/8英寸产业化大尺寸晶圆上，难以兼顾高性能与高均匀性，制约了其规模化应用。

近日，湖北九峰山实验室工艺研发团队卢双赞、刘力等人在大尺寸硅基超薄AlN势垒HEMT领域取得重要突破。团队创新性采用MOCVD与等离子体辅助分子束外延（PAMBE）混合生长工艺，结果显示，6英寸硅基HEMT晶圆最优样品的接触式霍尔测试方阻（R_s）低至159.9 Ω/□，非接触式测试低至143.8 Ω/□，晶圆内均匀性仅1.49%；在8英寸进一步实现了115 Ω/□的超低方块电阻，均匀性控制在2.13%，核心性能显著优于市面同类技术与国际已报道的先进水平。结构表征结果印证，PAMBE生长的AlN/GaN异质结实现了原子级陡峭的共格界面，无明显位错缺陷，表面粗糙度仅0.45 nm，有效抑制了载流子散射损耗。

大尺寸硅基超薄AlN势垒HEMT的核心性能突破，大幅优化了器件的导电损耗与输运特性，为超高频GaN功率器件的研发提供了全新的技术路径，对推动第三代半导体在下一代通信、高端雷达等前沿领域的产业化落地具有重要意义。

图 2. 用于2DEG特性表征的6英寸HEMT非接触霍尔测量结果的晶圆内分布图:（a）R_s，（b）μ 和（c）N_s。

该文章以题为“Extremely low sheet resistance of ultra-thin AlN barrier HEMTs by plasma-assisted molecular beam epitaxy”发表在Journal of Semiconductors上。

文章信息：

Extremely low sheet resistance of ultra-thin AlN barrier HEMTs by plasma-assisted molecular beam epitaxy

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14 150 nm GaN基高电子迁移率晶体管在早期X波段射频应力下的俘获动力学与缺陷演化研究

图1.（a）DUT的单个栅极的横截面SEM图像。（b）完整器件的俯视图图像，显示栅极、源极和漏极存取区域。

该文章以题为“Investigation of trapping dynamics and defect evolution in 150 nm GaN-on-SiC HEMTs under early X-band RF stress”发表在Journal of Semiconductors上。

文章信息：

Investigation of trapping dynamics and defect evolution in 150 nm GaN-on-SiC HEMTs under early X-band RF stress

El Mehdi Meknassi, Niemat Moultif, Sebastien Duguay, Benoit Lambert, Gabriel Bertao, Olivier Latry

J. Semicond.  2026, 47(5): 052502  doi: 10.1088/1674-4926/25080031

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