AlGaN/GaN異質結是GaN高電子遷移率晶體管(HEMT)的主流結構,它是以AlGaN/GaN異質結材料為基礎制造成的GaN基器件,具有高跨導、高飽和電流以及高截止頻率等特性,因此在微波大功率工作環(huán)境下?lián)碛辛己玫那熬�。隨著數(shù)字和開關領域的發(fā)展,增強型器件的應用愈發(fā)廣泛而重要。本文主要針對薄勢壘F注入AlGaN/GaN HEMT器件的特性進行研究:首先,借助Silvaco TCAD數(shù)值仿真工具研究AlGaN/GaN HEMT器件參數(shù)變化對器件特性的影響,發(fā)現(xiàn)較薄的勢壘層結構可以提高器件閾值電壓,另外較小的Al組分也可以實現(xiàn)閾值電壓的正向移動。模擬F等離子體注入工藝,在柵下AlGaN勢壘層形成F離子注入?yún)^(qū),改變注入功率的大小實現(xiàn)HEMT器件的增強。模擬電流崩塌問題,發(fā)現(xiàn)應力后薄勢壘F注入HEMT器件的漏電流下降了7.8%,這可能是F注入工藝在勢壘層中產(chǎn)生新的陷阱而引起的電流崩塌;改變場板的長度和鈍化層厚度,研究F注入器件的擊穿問題,發(fā)現(xiàn)減小鈍化層厚度可以增大F注入器件的擊穿電壓。然后,制備薄勢壘F注入HEMT器件,包括F注入工藝為(80W,120s)的耗盡型器件和F注入條件為(130W...

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
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第一章 緒論
    1.1 AlGaN/GaN HEMT器件背景研究
        1.1.1 第三代半導體材料的誕生
        1.1.2 高電子遷移率晶體管HEMT的發(fā)展
    1.2 增強型AlGaN/GaN HEMT器件的演變
    1.3 本文的研究內容及章節(jié)安排
第二章 F離子注入AlGaN/GaN HEMT器件基本理論
    2.1 Ⅲ族氮化物半導體材料
        2.1.1 晶體結構與極化效應
        2.1.2 異質結結構
    2.2 AlGaN/GaN異質結高電子遷移率晶體管
        2.2.1 HEMT器件結構
        2.2.2 HEMT器件中的二維電子氣及基本工作原理
    2.3 F等離子體注入的AlGaN/GaN HEMT器件
        2.3.1 F注入HEMT器件的電場調節(jié)機制
        2.3.2 F注入器件的制備工藝
    2.4 本章小結
第三章 薄勢壘F注入AlGaN/GaN HEMT器件特性仿真
    3.1 器件數(shù)值仿真
        3.1.1 Silvaco TCAD仿真工具
        3.1.2 器件數(shù)值仿真基本方程
    3.2 AlGaN/GaN HEMT器件特性仿真
        3.2.1 常規(guī)耗盡型HEMT器件特性
        3.2.2 HEMT器件參數(shù)對器件特性影響
    3.3 薄勢壘F注入器件應力仿真
        3.3.1 薄勢壘F注入HEMT器件特性仿真
        3.3.2 F注入器件電流崩塌
        3.3.3 薄勢壘F注入器件擊穿電壓仿真
    3.4 本章小結
第四章 薄勢壘F注入AlGaN/GaN HEMT器件特性研究
    4.1 器件研制及實驗設計
    4.2 薄勢壘F注入HEMT器件的電流-電壓特性
    4.3 薄勢壘F注入HEMT器件的電容-電壓特性
        4.3.1 F注入CV圓環(huán)測試
        4.3.2 F注入HEMT變頻CV特性
    4.4 電應力下的F注入HEMT器件特性退化研究
        4.4.1 電應力退化模型
        4.4.2 薄勢壘F注入HEMT器件關態(tài)應力測試
        4.4.3 薄勢壘F注入HEMT器件開態(tài)應力測試
        4.4.4 關態(tài)和開態(tài)應力對F離子遷移的影響
    4.5 薄勢壘F注入HEMT器件陷阱分析
        4.5.1 電導法原理簡介
        4.5.2 薄勢壘F注入HEMT器件關態(tài)應力前后陷阱態(tài)變化
        4.5.3 薄勢壘F注入HEMT器件開態(tài)應力前后陷阱態(tài)變化
    4.6 本章小結
第五章 研究總結與展望
參考文獻
致謝
作者簡介



本文編號：3786767