功率器件是電力轉(zhuǎn)換的重要部件,其性能是影響電力轉(zhuǎn)換效率的關(guān)鍵因素。發(fā)展了將近60年的硅基功率器件已經(jīng)無法滿足人們?nèi)找嬖鲩L的性能需求,因此,亟需找到一種新的半導體材料來取代硅。氮化鎵（GaN）具有禁帶寬度大、電子飽和速度大、臨界擊穿電場高等優(yōu)異的性能,被視為最佳的繼承者。基于GaN半導體材料的高電子遷移率晶體管（HEMT）是一種異質(zhì)結(jié)器件,能夠在高壓、高頻、高溫等更為惡劣環(huán)境下工作,被汽車電子、電力供應、軌道交通、航空航天以及武器裝備等重要領(lǐng)域所青睞。由于極化效應的存在,常規(guī)AlGaN/GaN HEMT是一種常開型器件,考慮到驅(qū)動電路復雜性以及系統(tǒng)可靠性等方面的影響,開發(fā)出一種增強型GaN HEMT器件是非常有必要的,本次實驗采用凹槽柵技術(shù)實現(xiàn)增強型Al₂O₃/AlGaN/GaN MIS-HEMT器件,該技術(shù)是利用柵槽的刻蝕深度,對閾值電壓進行調(diào)控,是一種簡單高效的實現(xiàn)增強型器件的方式,但柵槽刻蝕帶來的損傷以及界面態(tài)會嚴重影響器件的性能,因此,如何開發(fā)出一種高效高質(zhì)量的柵槽刻蝕技術(shù)成為了研究重點。首先,本文在前期的工作基礎(chǔ)上,進一步通過實驗的方... 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 本文架構(gòu)和主要內(nèi)容
第二章 GaN器件物理基礎(chǔ)
    2.1 AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)特性
        2.1.1 GaN的晶體結(jié)構(gòu)
        2.1.2 AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)的極化效應
        2.1.3 AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)中的2DEG
    2.2 AlGaN/GaN HEMT器件物理
        2.2.1 常規(guī)Ga N HEMT器件工作原理
        2.2.2 GaN HEMT器件擊穿機理
    2.3 GaN HEMT器件增強型技術(shù)
        2.3.1 p-cap技術(shù)
        2.3.2 Cascode級聯(lián)技術(shù)
        2.3.3 柵極氟離子注入技術(shù)
        2.3.4 薄勢壘技術(shù)
        2.3.5 凹槽柵技術(shù)
    2.4 本章小結(jié)
第三章 凹槽柵增強型Ga N HEMT器件制備工藝研究
    3.1 常規(guī)Ga N HEMT器件的基本制備工藝
        3.1.1 清洗與光刻
        3.1.2 器件表面鈍化
        3.1.3 器件隔離
        3.1.4 柵極肖特基金屬
        3.1.5 絕緣柵介質(zhì)
    3.2 GaN HEMT器件中的歐姆接觸
        3.2.1 歐姆接觸設(shè)計原則
        3.2.2 歐姆接觸性能測試
        3.2.3 歐姆接觸性能優(yōu)化
    3.3 凹槽柵刻蝕工藝研究
        3.3.1 ICP干法刻蝕技術(shù)
        3.3.2 高溫熱氧化濕法刻蝕技術(shù)
        3.3.3 兩步法刻蝕技術(shù)
    3.4 凹槽柵型Ga N HEMT器件的工藝流程
    3.5 本章小結(jié)
第四章 凹槽柵增強型Ga N HEMT器件的研制與測試
    4.1 凹槽柵增強型AlGaN/GaN MIS-HEMT器件的研制
        4.1.1 器件結(jié)構(gòu)
        4.1.2 器件制備
    4.2 凹槽柵增強型AlGaN/GaN MIS-HEMT器件的測試與分析
        4.2.1 導通特性
        4.2.2 關(guān)態(tài)特性
    4.3 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士學位期間取得的研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
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[2]第三代半導體GaN功率開關(guān)器件的發(fā)展現(xiàn)狀及面臨的挑戰(zhàn)[J]. 何亮,劉揚.  電源學報. 2016(04)
[3]Influence of dry-etching damage on the electrical properties of an AlGaN/GaN Schottky barrier diode with recessed anode[J]. 鐘健,姚堯,鄭越,楊帆,倪毅強,賀致遠,沈震,周桂林,周德秋,吳志盛,張伯君,劉揚.  Chinese Physics B. 2015(09)
[4]第3代半導體電力電子功率器件和產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢[J]. 何志.  新材料產(chǎn)業(yè). 2014(03)
[5]氮化鎵功率半導體器件技術(shù)[J]. 張波,陳萬軍,鄧小川,汪志剛,李肇基.  固體電子學研究與進展. 2010(01)
[6]GaN高電子遷移率晶體管的研究進展[J]. 張金風,郝躍.  電力電子技術(shù). 2008(12)
[7]傳輸線模型測量Au/Ti/p型金剛石薄膜的歐姆接觸電阻率[J]. 王印月,甄聰棉,龔恒翔,閻志軍,王亞凡,劉雪芹,楊映虎,何山虎.  物理學報. 2000(07)



本文編號：3222775