GaN基HEMT器件相比前兩代半導(dǎo)體材料具有大的禁帶寬度、高的擊穿電場(chǎng)、高電子遷移率等優(yōu)勢(shì),在高溫、高頻大功率應(yīng)用領(lǐng)域展現(xiàn)出了極大的潛力,成為了近年半導(dǎo)體領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。但AlGaN/Ga N HEMT器件仍存在諸如柵泄漏電流大、電流崩塌及擊穿特性不理想等問題,制約了其商業(yè)化進(jìn)程。為減小柵泄漏電流,MOS結(jié)構(gòu)被引入到HEMT器件中。隨著器件特征尺寸不斷縮小,柵氧化層厚度的減小引起的量子隧穿效應(yīng)已經(jīng)不能忽略,導(dǎo)致柵泄漏電流急劇增大,通過采用高κ材料作為柵介質(zhì)的GaN HMET器件具有很好的高頻特性,并能減小柵泄漏電流,成為了近年發(fā)展的趨勢(shì)。本文的研究課題為高κ疊柵AlGaN/GaN MOS-HEMT器件的設(shè)計(jì)和性能優(yōu)化�；贗SE-TCD仿真平臺(tái)建立的的器件模型,對(duì)AlGa N/Ga N MOS-HEMT器件的性能優(yōu)化和耐壓特性兩方面內(nèi)容展開研究,主要研究結(jié)果如下:1.首先研究了引入MOS結(jié)構(gòu)對(duì)AlGa N/GaN HEMT器件性能的影響,并分析了不同柵介質(zhì)厚度和高κ疊柵結(jié)構(gòu)對(duì)器件性能的影響。結(jié)果表明,MOS結(jié)構(gòu)可以減小傳統(tǒng)肖特基柵低導(dǎo)通電壓引起的大柵極泄漏電流,但是柵控能力出現(xiàn)了下降,... 

【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)】：74 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號(hào)對(duì)照表
縮略語對(duì)照表
第一章 緒論
    1.1 Ga N器件的研究意義
    1.2 AlGa N/GaN HEMT 器件的研究進(jìn)展
    1.3 AlGaN/GaNMOS-HEMT器件的研究意義
    1.4 高耐壓 AlGaN/GaN HEMT 器件的研究現(xiàn)狀
    1.5 本文研究?jī)?nèi)容
第二章 AlGaN/GaN MOS-HEMT器件的基本原理
    2.1 AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)的極化效應(yīng)
    2.2 AlGaN/GaN MOS-HEMT器件的工作原理
        2.2.1 AlGaN/GaN MOS-HEMT器件的基本結(jié)構(gòu)
        2.2.2 器件的特性參數(shù)
        2.2.3 疊柵結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)
    2.3 AlGaN/Ga NMOS-HEMT器件的制備
        2.3.1 AlGaN/GaN MOS-HEMT工藝流程
        2.3.2 柵介質(zhì)材料的制備
    2.4 本章小結(jié)
第三章 高 κ 疊柵AlGaN/GaN MOS-HEMT基本特性仿真
    3.1 器件仿真基礎(chǔ)
        3.1.1 TCAD工具簡(jiǎn)介
        3.1.2 仿真軟件ISE-TCAD及物理模型介紹
    3.2 基本物理方程
        3.2.1 載流子輸運(yùn)模型
        3.2.2 載流子遷移率模型
        3.2.3 其他重要物理模型
    3.3 高 κ 疊柵MOS-HEMT器件特性模擬
        3.3.1 MOS-HEMT器件仿真的結(jié)構(gòu)
        3.3.2 引入高 κ MOS結(jié)構(gòu)對(duì)HEMT特性的影響
        3.3.3 不同柵氧化層厚度下的HEMT特性研究
        3.3.4 高 κ 疊柵結(jié)構(gòu)器件的特性研究
    3.4 本章小結(jié)
第四章 高 κ 疊柵AlGaN/GaN MOS-HEMT擊穿特性研究
    4.1 AlGaN/GaN MOS-HEMT擊穿機(jī)理研究
        4.1.1 HEMT器件的擊穿模型
        4.1.2 仿真結(jié)果分析
    4.2 高 κ 疊柵HEMT擊穿特性研究
        4.2.1 不同柵結(jié)構(gòu)的擊穿特性
        4.2.2 高 κ 疊柵HEMT柵漏間距對(duì)擊穿特性的影響
        4.2.3 Al Ga N溝道的高 κ 疊柵HEMT擊穿特性研究
        4.2.4 陷阱電荷對(duì)器件擊穿特性的影響
    4.3 高 κ 疊柵AlGaN/GaN FP-HEMT擊穿特性研究
        4.3.1 場(chǎng)板結(jié)構(gòu)提高擊穿特性的基本原理
        4.3.2 柵場(chǎng)板長(zhǎng)度的優(yōu)化
        4.3.3 場(chǎng)板鈍化層厚度的優(yōu)化
        4.3.4 雙層?xùn)旁磸?fù)合場(chǎng)板的研究
    4.4 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)介


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]High-electric-field-stress-induced degradation of SiN passivated AlGaN/GaN high electron mobility transistors[J]. 谷文萍,段煥濤,倪金玉,郝躍,張進(jìn)城,馮倩,馬曉華.  Chinese Physics B. 2009(04)
[2]高性能1mm AlGaN/GaN功率HEMTs研制[J]. 邵剛,劉新宇,和致經(jīng),劉鍵,魏珂,陳曉娟,吳德馨,王曉亮,陳宏.  半導(dǎo)體學(xué)報(bào). 2005(01)

博士論文
[1]高k柵介質(zhì)MOS器件的特性模擬與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 馬飛.西安電子科技大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3402633