氮化鎵HEMT結(jié)構(gòu)肖特基二極管機理及E/D模集成電路研究
發(fā)布時間：2021-01-28 18:29
第三代半導(dǎo)體材料的代表GaN因為其寬帶隙、高飽和電子速度、高擊穿場強和耐高溫抗輻照等特性已經(jīng)成為當(dāng)前半導(dǎo)體研究領(lǐng)域的熱點。目前的研究工作已經(jīng)在GaN基E/D模數(shù)字電路中廣泛開展,基本數(shù)字門電路在增強器器件發(fā)展的基礎(chǔ)上已經(jīng)成功設(shè)計和制備。而作為集成電路中另一個重要的組成部分的肖特基二極管可以實現(xiàn)限流、限壓、反向阻斷、電平轉(zhuǎn)換等功能。同時肖特基二極管也是HEMT器件的關(guān)鍵組成部分,肖特基二極管特性對HEMT器件的性能、可靠性有很大影響。因此對HEMT結(jié)構(gòu)肖特基二極管的研究至關(guān)重要。在此背景下,本文對Ni-AlGaN/GaN肖特基接觸特性和機理進行了深入系統(tǒng)的研究,設(shè)計和制備了以肖特基二極管作為關(guān)鍵器件的電平轉(zhuǎn)換電路及SRAM單元電路。本文在第二章中設(shè)計并制備新型增強型HEMT器件。采用用8 nm超薄AlGaN勢壘層結(jié)構(gòu)和N2O等離子體處理工藝,成功制備了AlGaN/Ga N增強型HEMT器件。增強型器件的閾值電壓最高可達(dá)0.86 V,最大跨導(dǎo)為330 mS/mm。器件的脈沖測試表明,N2O等離子體處理并未對器件的柵下區(qū)域造成嚴(yán)重?fù)p傷。在高溫PECVD腔體內(nèi)進行的N2O等離子處理工藝對柵下區(qū)...
【文章來源】：西安電子科技大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：155 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
Si基器件的材料局限性和GaN材料優(yōu)勢[1]1996KhanAlGaN/GaNHEMT10nm
且通過快速退火形成良好歐姆接觸作為源極和漏極，即形成了最基本的AlGaN/GaN HEMT器件，如圖2.4所示。AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)的界面處由于極化效應(yīng)感生了高密度的2DEG。在漏極和源極間加上電壓，溝道的準(zhǔn)自由電荷從源極流向漏極便形成電流，通過柵極金屬控制柵下區(qū)域的2DEG濃度，便可實現(xiàn)對源漏電流的控制。
將耗盡型器件轉(zhuǎn)變?yōu)樵鰪娦推骷?.2.1 器件工藝設(shè)計和制備圖2.6 N2O等離子體處理AlGaN/GaN增強型HEMT的工藝實現(xiàn)和剖面圖設(shè)計的AlGaN/GaN增強型HEMT所使用的外延材料從下到上為2英寸藍(lán)寶石襯底，1.6 um GaN緩沖層，1.2 nmAlN成核層，非故意摻雜的5 nmAlGaN勢壘層（Al摩爾組分為0.33），和1.8nm的GaN帽層。不同于之前報道的使用RIE系統(tǒng)進行N2O等離子處理[44]，我們實驗中使用PECVD系統(tǒng)進行N2O等離子體處理以減小射頻處理的功率，這樣便能避免過處理造成的損傷。而且，PECVD能夠提高工藝進行時的溫度，能提高等離子體的活性，這對于器件的柵極處理時間是有利的。圖2.6畫出了N2O等離子體處理AlGaN/GaN增強型HEMT的工藝實現(xiàn)方法和
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Degradation mechanism of enhancement-mode AlGaN/GaN HEMTs using fluorine ion implantation under the on-state gate overdrive stress[J]. 孫偉偉,鄭雪峰,范爽,王沖,杜鳴,張凱,陳偉偉,曹艷榮,毛維,馬曉華,張進成,郝躍. Chinese Physics B. 2015(01)
[2]Monolithically integrated enhancement/depletion-mode AlGaN/GaN HEMT D flip-flop using fluorine plasma treatment[J]. 謝元斌,全思,馬曉華,張進城,李青民,郝躍. 半導(dǎo)體學(xué)報. 2011(06)
[3]Enhancement-mode AlGaN/GaN high electronic mobility transistors with thin barrier[J]. 馬曉華,于惠游,全思,楊麗媛,潘才淵,楊凌,王昊,張進成,郝躍. Chinese Physics B. 2011(02)
[4]Investigation of AlGaN/GaN fluorine plasma treatment enhancement-mode high electronic mobility transistors by frequency-dependent capacitance and conductance analysis[J]. 全思,郝躍,馬曉華,于惠游. Chinese Physics B. 2011(01)
[5]GaN——第三代半導(dǎo)體的曙光[J]. 梁春廣,張冀. 半導(dǎo)體學(xué)報. 1999(02)
博士論文
[1]氮化鎵基HEMT器件高場退化效應(yīng)與熱學(xué)問題研究[D]. 楊麗媛.西安電子科技大學(xué) 2013
本文編號：3005471
【文章來源】：西安電子科技大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：155 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
Si基器件的材料局限性和GaN材料優(yōu)勢[1]1996KhanAlGaN/GaNHEMT10nm
且通過快速退火形成良好歐姆接觸作為源極和漏極，即形成了最基本的AlGaN/GaN HEMT器件，如圖2.4所示。AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)的界面處由于極化效應(yīng)感生了高密度的2DEG。在漏極和源極間加上電壓，溝道的準(zhǔn)自由電荷從源極流向漏極便形成電流，通過柵極金屬控制柵下區(qū)域的2DEG濃度，便可實現(xiàn)對源漏電流的控制。
將耗盡型器件轉(zhuǎn)變?yōu)樵鰪娦推骷?.2.1 器件工藝設(shè)計和制備圖2.6 N2O等離子體處理AlGaN/GaN增強型HEMT的工藝實現(xiàn)和剖面圖設(shè)計的AlGaN/GaN增強型HEMT所使用的外延材料從下到上為2英寸藍(lán)寶石襯底，1.6 um GaN緩沖層，1.2 nmAlN成核層，非故意摻雜的5 nmAlGaN勢壘層（Al摩爾組分為0.33），和1.8nm的GaN帽層。不同于之前報道的使用RIE系統(tǒng)進行N2O等離子處理[44]，我們實驗中使用PECVD系統(tǒng)進行N2O等離子體處理以減小射頻處理的功率，這樣便能避免過處理造成的損傷。而且，PECVD能夠提高工藝進行時的溫度，能提高等離子體的活性，這對于器件的柵極處理時間是有利的。圖2.6畫出了N2O等離子體處理AlGaN/GaN增強型HEMT的工藝實現(xiàn)方法和
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Degradation mechanism of enhancement-mode AlGaN/GaN HEMTs using fluorine ion implantation under the on-state gate overdrive stress[J]. 孫偉偉,鄭雪峰,范爽,王沖,杜鳴,張凱,陳偉偉,曹艷榮,毛維,馬曉華,張進成,郝躍. Chinese Physics B. 2015(01)
[2]Monolithically integrated enhancement/depletion-mode AlGaN/GaN HEMT D flip-flop using fluorine plasma treatment[J]. 謝元斌,全思,馬曉華,張進城,李青民,郝躍. 半導(dǎo)體學(xué)報. 2011(06)
[3]Enhancement-mode AlGaN/GaN high electronic mobility transistors with thin barrier[J]. 馬曉華,于惠游,全思,楊麗媛,潘才淵,楊凌,王昊,張進成,郝躍. Chinese Physics B. 2011(02)
[4]Investigation of AlGaN/GaN fluorine plasma treatment enhancement-mode high electronic mobility transistors by frequency-dependent capacitance and conductance analysis[J]. 全思,郝躍,馬曉華,于惠游. Chinese Physics B. 2011(01)
[5]GaN——第三代半導(dǎo)體的曙光[J]. 梁春廣,張冀. 半導(dǎo)體學(xué)報. 1999(02)
博士論文
[1]氮化鎵基HEMT器件高場退化效應(yīng)與熱學(xué)問題研究[D]. 楊麗媛.西安電子科技大學(xué) 2013
本文編號：3005471
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