與傳統(tǒng)的硅材料相比,氮化鎵（GaN）作為寬禁帶半導(dǎo)體材料的代表,具有禁帶寬度大、飽和電子速度高、介電常數(shù)小和擊穿電場高等特點(diǎn)。而采用AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)形成的肖特基二極管（SBD）非常適合在高溫、高頻以及高功率等工作環(huán)境下應(yīng)用,從而在射頻和電力電子領(lǐng)域具有非常好的應(yīng)用前景。常規(guī)的高性能AlGaN/GaN肖特基二極管通常采用刻蝕勢壘層的方法來實(shí)現(xiàn),但這會造成勢壘層表面的損傷,從而影響器件的可靠性。采用非刻蝕工藝的無凹槽AlGaN/GaN肖特基二極管能避免這些問題,從而具有良好的可靠性。但是目前針對無凹槽結(jié)構(gòu)的研究較少,因此本文主要在機(jī)理和仿真方面對無凹槽結(jié)構(gòu)的AlGaN/GaN肖特基二極管進(jìn)行了研究。首先,本文利用Silvaco-ATLAS仿真軟件仿真優(yōu)化了無凹槽AlGaN/GaN SBD的結(jié)構(gòu)參數(shù),仿真的結(jié)構(gòu)參數(shù)包括勢壘層厚度、金屬功函數(shù)和Al組分。首先分析了勢壘層厚度的變化對器件特性影響,得出了器件的最佳勢壘層厚度;接著分析了陽極金屬功函數(shù)的變化對器件的影響,并對金屬功函數(shù)做了折衷選擇;最后,分析了Al組分的變化給器件特性帶來的變化和其變化的內(nèi)部機(jī)理,仿真結(jié)果表明最佳的Al組分為... 

【文章來源】：北方工業(yè)大學(xué)北京市

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１不同材料的器件性能的理論極限和實(shí)際值ｙ??

邊緣電場集中效應(yīng)＂會對擊穿電壓產(chǎn)生重要的影響。所謂邊緣電場集中就是當(dāng)??肖特基二極管在反向電壓下，耗盡層中的電場分布不均勻，越靠近電極邊緣，??電場線分布越密集，這導(dǎo)致電極邊緣存在一個電場峰值，如圖１－２：；所示。這個??電場峰值會使雪崩擊穿在電極邊緣提前發(fā)生，從而降低器件的耐壓能力。因此，??需要通過結(jié)終端技術(shù)來優(yōu)化電場分布，從而提高器件的耐壓。??＾?］（）００?＾￣￣ｉ￣ｒ－?ｒ?ｎ??＝?？ｂｉ?＿?令??ｒ，?ｅ￥ｉ（Ｖ?ｉ?■＞?４＂－Ｓ（：?ｉ＂＂ｉｌ??，１００?廠??／?％?／??ｉ?＾ＬＴＥｌｍｉ??＼?Ｕ－１１０?１００?１０００?１００００??，５?Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ?ｖｏｌｔａｇｅ／Ｎ??圖１－１不同材料的器件性能的理論極限和實(shí)際值ｙ??２??

；提出了一種具有凹槽陽極的ＡｌＧａＮ／ＧａＮ?ＳＢＤ，??其結(jié)構(gòu)如圖１－３所示。其通過干法刻蝕去掉了陽極下方的ＡＩＧａＮ勢壘層和部分??ＧａＮ溝道層，從而使沉積的陽極金屬側(cè)壁與２ＤＥＧ直接接觸，將器件的開啟電??壓ＶＴ降低為０．４３?Ｖｅ同時，利用ＧａＮ：Ｃ背勢壘外延結(jié)構(gòu)和斜陽極場板提高了??ＳＢＤ反向阻斷能力，擊穿電壓Ｖｂｒ高達(dá)丨ＯＯＯＶ。???＜—Ａｎｏｄｅ－Ｃａｉｎｏｄｅ?ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ?“ｃ一？???ｐｍ?ｈｅｌｄ?ｐｌａｔｅｎ??Ｏｈｍｉｃ??１?＾?Ｒｅｃｅｓｓｅｄ??ｃａｔｈｏｄｅ?ｓ．ｎ．?ｐａｓｓｉｏｎ?Ｓｃｈｏｔｔｋｙ??ＡｔＧａＮ?ｂａｍｅｒ?Ｉ?３Ｈ〇ｄｅ??Ｇａｆ７ｃｈａｎｎｅｌ?２Ｄ￣ｊｌｅＳｒｏｎ?ｇａｓ?ｃｈａｎｎｅｌ????Ｃ－ｄｏｐｅｄ?ＧａＮ?ｂａｃｋ?ｂａｍｅｒ??Ｎｕｃｔｅａｔ？ｏｎ?ｌａｙｅｒ?????／？－ＳｉＣ?ｓｕｂｓｔｒａｔｅ??圖１－３?凹槽陽極結(jié)構(gòu)的ＡｌＧａＮ／ＧａＮ?ＳＢＤ??２０１３年，Ｓｉｌｖｉａ?Ｌｅｎｃｉ等人＇＇首次在８英寸Ｓｉ襯底上實(shí)現(xiàn)了無Ａｕ、ＣＭＯＳ??兼容的ＡｌＧａＮ／ＧａＮ?ＳＢＤ，其性能與最先進(jìn)的含Ａｕ結(jié)構(gòu)相當(dāng)。如圖１－４所示，??器件采用了凹槽陽極結(jié)構(gòu)，通過減薄勢壘層厚度，使陽極金屬更加接近２ＤＥＧ．??優(yōu)化了開啟電壓（Ｖｔ＜０．５Ｖ）。同時，通過在凹槽中嵌入了?？層１５ｎｍ的ＳｂＮ４介??質(zhì)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]AlGaN/GaN中二維電子氣研究新進(jìn)展[J]. 張金鳳,郝躍.  西安電子科技大學(xué)學(xué)報. 2003(03)

碩士論文
[1]AlGaN/GaN肖特基勢壘二極管ATLAS仿真與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 徐儒.北京工業(yè)大學(xué) 2016



本文編號：3103501