氮化鎵（GaN）作為一種新型半導(dǎo)體材料,具有禁帶寬度大（3.39eV）、擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度高（～3.0MV/cm）和電子遷移率高（800～1700cm2/Vs）等特點(diǎn),在功率半導(dǎo)體器件領(lǐng)域得到了極大的關(guān)注。而由GaN材料構(gòu)成的AlGaN/GaN高遷移率晶體管（HEMTs）同樣在禁帶寬度、電子遷移率和擊穿電壓上具有優(yōu)勢(shì)。同時(shí)由于該器件的AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)界面會(huì)形成二維電子氣（2DEGs）,濃度可高達(dá)1×1013cm-2,因而AlGaN/GaN HEMTs器件可以輸出較大的電流,結(jié)合器件高的耐壓能力,因此它有較大的輸出功率。AlGaN/GaN HEMTs在高頻高功率場(chǎng)合下被廣泛應(yīng)用。然而AlGaN/GaN HEMTs器件仍然存在一些未解決的問題,也是橫向器件固有的問題,例如如何進(jìn)一步優(yōu)化器件的表面電場(chǎng),以提高器件的優(yōu)值,即在較小的比導(dǎo)通電阻的情況下獲得較高的耐壓。同時(shí)還應(yīng)考慮在高頻、高壓大電流應(yīng)用場(chǎng)合下器件的可靠性問題等。本文針對(duì)這些問題對(duì)AlGaN/GaN HEMTs器件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與可靠性進(jìn)行了研究,主要內(nèi)容為：1.提出了一種提高器件耐壓能力的方法,即在襯底靠近器件漏極的區(qū)域,進(jìn)行一種與... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：77 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
目錄
圖目錄
第1章 緒論
    1.1 AlGaN/GaN HEMTs作為功率開關(guān)的優(yōu)勢(shì)
    1.2 AlGaN/GaN HEMTs器件優(yōu)化及可靠性提高的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 過渡層(Buffer Layer)的改進(jìn)
        1.2.2 AlGaN/GaN異質(zhì)層結(jié)構(gòu)的改進(jìn)
        1.2.3 常通型(D-mode)AlGaN/GaN HEMTs的優(yōu)化
        1.2.4 優(yōu)化表面電場(chǎng)抑制Current Collapse現(xiàn)象
    1.3 本論文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)
        1.3.1 本論文主要工作
        1.3.2 本論文創(chuàng)新點(diǎn)
    1.4 本論文組織結(jié)構(gòu)
第2章 基本理論
    2.1 AlGaN/GaN HEMTs結(jié)構(gòu)與AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)
        2.1.1 AlGaN/GaN HEMTs基本結(jié)構(gòu)
        2.1.2 極化效應(yīng)與二維電子氣
        2.1.3 碰撞電離效應(yīng)
    2.2 橫向功率器件表面電場(chǎng)的優(yōu)化(橫向結(jié)終端技術(shù))
        2.2.1 場(chǎng)限環(huán)技術(shù)(FLR)
        2.2.2 場(chǎng)板技術(shù)(FP)
        2.2.3 橫向變摻雜技術(shù)(VLD)
    2.3 陷阱的形成與器件性能的退化
    2.4 本章小結(jié)
第3章 AlGaN/GaN HEMTs的器件仿真
    3.1 帶有源場(chǎng)板結(jié)構(gòu)的AlGaN/GaN HEMTs器件仿真建模
        3.1.1 仿真原理
        3.1.2 工藝仿真軟件介紹
        3.1.3 仿真方案設(shè)計(jì)
    3.2 帶有源場(chǎng)板結(jié)構(gòu)的AlGaN/GaN HEMTs器件仿真
        3.2.1 傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的AlGaN/GaN HEMTs器件耐壓仿真
        3.2.2 改進(jìn)結(jié)構(gòu)的AlGaN/GaN HEMTs器件耐壓仿真
        3.2.3 仿真驗(yàn)證AlGaN/GaN HEMTs器件改進(jìn)結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)
        3.2.4 仿真結(jié)論
    3.3 本章小結(jié)
第4章 帶有場(chǎng)板結(jié)構(gòu)的AlGaN/GaN HEMTs可靠性測(cè)試
    4.1 可靠性測(cè)試方法及PWM測(cè)試原理
    4.2 帶有場(chǎng)板結(jié)構(gòu)的AlGaN/GaN HEMTs可靠性測(cè)試平臺(tái)搭建
        4.2.1 待測(cè)AlGaN/GaN HEMTs器件介紹
        4.2.2 測(cè)試使用實(shí)驗(yàn)設(shè)備
        4.2.3 PWM測(cè)試平臺(tái)搭建
    4.3 帶有場(chǎng)板結(jié)構(gòu)的AlGaN/GaN HEMTs可靠性測(cè)試結(jié)果及分析
        4.3.1 PWM測(cè)試結(jié)果
        4.3.2 PWM測(cè)試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析
    4.4 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
碩士期間參與的項(xiàng)目與發(fā)表和錄用的論文
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]AlGaN/GaN HEMT器件直流掃描電流崩塌機(jī)理及其物理模型[J]. 郝躍,韓新偉,張進(jìn)城,張金鳳.  物理學(xué)報(bào). 2006(07)
[2]GaN基HEMT場(chǎng)板結(jié)構(gòu)研究進(jìn)展[J]. 默江輝,蔡樹軍.  半導(dǎo)體技術(shù). 2006(06)
[3]GaN——第三代半導(dǎo)體的曙光[J]. 梁春廣,張冀.  半導(dǎo)體學(xué)報(bào). 1999(02)
[4]有場(chǎng)限環(huán)和橫向變摻雜的平面結(jié)二極管電場(chǎng)分布的二維數(shù)值分析[J]. 曾軍,李肇基,陳星弼.  電子學(xué)報(bào). 1992(05)
[5]場(chǎng)限環(huán)的簡(jiǎn)單理論[J]. 陳星弼.  電子學(xué)報(bào). 1988(03)

博士論文
[1]橫向高壓DMOS體內(nèi)場(chǎng)優(yōu)化與新結(jié)構(gòu)[D]. 成建兵.電子科技大學(xué) 2009

碩士論文
[1]GaN材料的極化特性研究[D]. 杜坤.西安電子科技大學(xué) 2011



本文編號(hào)：3269920