高κ疊柵AlGaN/GaN MOS-HEMT器件特性研究
發(fā)布時間：2021-09-21 22:42
GaN基HEMT器件相比前兩代半導體材料具有大的禁帶寬度、高的擊穿電場、高電子遷移率等優(yōu)勢,在高溫、高頻大功率應用領域展現出了極大的潛力,成為了近年半導體領域研究的熱點。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)化進程。為減小柵泄漏電流,MOS結構被引入到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已經不能忽略,導致柵泄漏電流急劇增大,通過采用高κ材料作為柵介質的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。本文的研究課題為高κ疊柵AlGaN/GaN MOS-HEMT器件的設計和性能優(yōu)化�；贗SE-TCD仿真平臺建立的的器件模型,對AlGa N/Ga N MOS-HEMT器件的性能優(yōu)化和耐壓特性兩方面內容展開研究,主要研究結果如下:1.首先研究了引入MOS結構對AlGa N/GaN HEMT器件性能的影響,并分析了不同柵介質厚度和高κ疊柵結構對器件性能的影響。結果表明,MOS結構可以減小傳統(tǒng)肖特基柵低導通電壓引起的大柵極泄漏電流,但是柵控能力出現了下降,...
【文章來源】：西安電子科技大學陜西省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】：74 頁
【學位級別】：碩士
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號對照表
縮略語對照表
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 器件的研究現狀
1.5 本文研究內容
第二章 AlGaN/GaN MOS-HEMT器件的基本原理
2.1 AlGaN/GaN異質結的極化效應
2.2 AlGaN/GaN MOS-HEMT器件的工作原理
2.2.1 AlGaN/GaN MOS-HEMT器件的基本結構
2.2.2 器件的特性參數
2.2.3 疊柵結構的優(yōu)勢
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 柵介質材料的制備
2.4 本章小結
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
3.1.1 TCAD工具簡介
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器件仿真的結構
3.3.2 引入高 κ MOS結構對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 疊柵結構器件的特性研究
3.4 本章小結
第四章 高 κ 疊柵AlGaN/GaN MOS-HEMT擊穿特性研究
4.1 AlGaN/GaN MOS-HEMT擊穿機理研究
4.1.1 HEMT器件的擊穿模型
4.1.2 仿真結果分析
4.2 高 κ 疊柵HEMT擊穿特性研究
4.2.1 不同柵結構的擊穿特性
4.2.2 高 κ 疊柵HEMT柵漏間距對擊穿特性的影響
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 場板結構提高擊穿特性的基本原理
4.3.2 柵場板長度的優(yōu)化
4.3.3 場板鈍化層厚度的優(yōu)化
4.3.4 雙層柵源復合場板的研究
4.4 本章小結
第五章 總結與展望
5.1 總結
5.2 展望
參考文獻
致謝
作者簡介
【參考文獻】：
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,劉鍵,魏珂,陳曉娟,吳德馨,王曉亮,陳宏. 半導體學報. 2005(01)
博士論文
[1]高k柵介質MOS器件的特性模擬與實驗研究[D]. 馬飛.西安電子科技大學 2013
本文編號：3402633
【文章來源】：西安電子科技大學陜西省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】：74 頁
【學位級別】：碩士
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號對照表
縮略語對照表
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 器件的研究現狀
1.5 本文研究內容
第二章 AlGaN/GaN MOS-HEMT器件的基本原理
2.1 AlGaN/GaN異質結的極化效應
2.2 AlGaN/GaN MOS-HEMT器件的工作原理
2.2.1 AlGaN/GaN MOS-HEMT器件的基本結構
2.2.2 器件的特性參數
2.2.3 疊柵結構的優(yōu)勢
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 柵介質材料的制備
2.4 本章小結
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
3.1.1 TCAD工具簡介
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器件仿真的結構
3.3.2 引入高 κ MOS結構對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 疊柵結構器件的特性研究
3.4 本章小結
第四章 高 κ 疊柵AlGaN/GaN MOS-HEMT擊穿特性研究
4.1 AlGaN/GaN MOS-HEMT擊穿機理研究
4.1.1 HEMT器件的擊穿模型
4.1.2 仿真結果分析
4.2 高 κ 疊柵HEMT擊穿特性研究
4.2.1 不同柵結構的擊穿特性
4.2.2 高 κ 疊柵HEMT柵漏間距對擊穿特性的影響
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 場板結構提高擊穿特性的基本原理
4.3.2 柵場板長度的優(yōu)化
4.3.3 場板鈍化層厚度的優(yōu)化
4.3.4 雙層柵源復合場板的研究
4.4 本章小結
第五章 總結與展望
5.1 總結
5.2 展望
參考文獻
致謝
作者簡介
【參考文獻】：
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,劉鍵,魏珂,陳曉娟,吳德馨,王曉亮,陳宏. 半導體學報. 2005(01)
博士論文
[1]高k柵介質MOS器件的特性模擬與實驗研究[D]. 馬飛.西安電子科技大學 2013
本文編號：3402633
本文鏈接：http://sikaile.net/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3402633.html
