GaN hemt aygıtlarda çift katmanlı Si3N4 dielektrik tabakasının elektriksel özellikleri
Electrical properties of double-layer Si3N4 dielectric layer in GaN hemt devices
Yazar: YILDIRIM DURMUŞ
Danışman: DOÇ. DR. CEREN TAYRAN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Transistör = Transistor ; Yarı iletken düzenek = Semiconductor device ; Yarı iletken ince filmler = Semiconductor thin films ; Yarı iletken kristaller = Semiconductor crystals

Özet:
GaN HEMT teknolojisi; yüksek elektron hareketliliği, yüksek kırılma gerilimi gibi özellikleri nedeni ile günümüzde yeni nesil yüksek güç ve yüksek frekans uygulamalarında en önde yer almaktadır. Yüksek kırılma gerilimi ve yüksek elektron hareketliliği, AlGaN/GaN malzeme yapısı ve kullanılan pasivasyon tabakası ile sağlanmaktadır. GaN HEMT aygıtlarda epitaksiyel malzeme kaynaklı kusur etkilerini azaltmak ve yüksek elektron hareketliliğini korumak için pasivasyon tabakası çok önemlidir. Yüksek çıkış gücü sağlayabilmek için de iyi bir pasivasyon tabakası gereklidir. Bu tez çalışmasında AlGaN/GaN malzeme yapısına sahip epitaksiyel yapılar büyütülmüş ve bu yapıların karakterizasyonları yapılmıştır. Bu yapılar üzerine fotolitografi, elektron demeti litografisi, metal kaplama, kuru aşındırma ve pasivasyon kaplaması gibi yöntemlerle GaN HEMT aygıtların üretimi yapılmıştır. Üretimde pasivasyon kaplaması için farklı büyütme sıcaklığına ve farklı kalınlığa sahip çift Si3N4 dielektrik tabakası kullanılarak çalışmalar yapılmıştır. Bu çalışmaların GaN HEMT aygıtların elektriksel performansını nasıl etkilediğine bakılmış ve en iyi sonucu veren sıcaklık ve kalınlık değerleri belirlenmeye çalışılmıştır. Çalışma sonucunda; uygun tasarlanan çift Si3N4 dielektrik tabakasının, GaN HEMT aygıtın güç performansını tek Si3N4 dielektrik tabakasına göre oldukça arttırdığı ortaya çıkmıştır.

Abstract:
GaN HEMT technology; Due to its features such as high electron mobility and high breaking voltage, it is at the forefront of new generation high power and high-frequency applications today. High breakdown voltage and high electron mobility are provided by the AlGaN/GaN material structure and the passivation layer used. The passivation layer is very important in order to reduce the effects of defects caused by epitaxial materials in GaN HEMT devices and to protect high electron mobility. A good passivation layer is also required to provide high output power. In this thesis study, epitaxial structures with AlGaN/GaN material structure are grown and characterizations of these structures are made. GaN HEMT devices were fabricated on these structures by methods such as photolithography, electron beam lithography, metal plating, dry etching and passivation coating. Studies have been carried out using double Si3N4 dielectric layers with different growth temperatures and different thicknesses for passivation coating in production. It has been examined how these studies affect the electrical performance of GaN HEMT devices and it has been tried to determine the temperature and thickness values that give the best result. As a result of the study, it was revealed that the properly designed double Si3N4 dielectric layer significantly increased the power performance of the GaN HEMT device compared to the single Si3N4 dielectric layer.