人類(lèi)對(duì)高頻大功率領(lǐng)域微電子技術(shù)的需求催生了以GaN為代表的第三代半導(dǎo)體材料的出現(xiàn)和發(fā)展。GaN的優(yōu)異性能使其成為新型半導(dǎo)體材料中佼佼者。自上世紀(jì)90年代初人們制造出第一只AlGaN/GaN HEMT器件以來(lái),經(jīng)過(guò)近30年的研究發(fā)展,GaN基HEMT器件已經(jīng)遍及人類(lèi)生產(chǎn)生活的各個(gè)方面,但其可靠性問(wèn)題依然突出,以自熱效應(yīng)、高溫、高場(chǎng)為代表的可靠性問(wèn)題嚴(yán)重制約其進(jìn)一步的發(fā)展和應(yīng)用。為此,文章利用仿真和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法對(duì)AlGaN/GaN HEMT器件的自熱效應(yīng),高溫?zé)岽鎯?chǔ)和電熱耦合可靠性進(jìn)行了研究。首先在了解HEMT工作原理的基礎(chǔ)上,利用Silvaco和COMSOL軟件仿真了器件的自熱效應(yīng),得到了器件內(nèi)部的溫度分布和參數(shù)變化。仿真結(jié)果表明使用藍(lán)寶石襯底的器件有非常嚴(yán)重的自熱效應(yīng),造成了器件直流特性和交流特性的衰退。使用SiC等高熱導(dǎo)率的襯底材料或倒裝芯片結(jié)構(gòu)能有效抑制器件的自熱效應(yīng)。然后對(duì)AlGaN/GaN HEMT實(shí)驗(yàn)樣品進(jìn)行了不同時(shí)間長(zhǎng)度的熱存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明熱存儲(chǔ)改善了器件的直流輸出和轉(zhuǎn)移特性,造成了器件漏極電流和跨導(dǎo)峰值的上升。通過(guò)對(duì)比熱存儲(chǔ)前后器件柵電容的變化可知熱存儲(chǔ)后溝道二...

【文章頁(yè)數(shù)】：81 頁(yè)

【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(yǔ)對(duì)照表
第一章 緒論
    1.1 GaN材料和AlGaN/GaN HEMT器件的研究進(jìn)展
        1.1.1 GaN材料的優(yōu)勢(shì)及其發(fā)展
        1.1.2 AlGaN/GaN HEMT器件的研究進(jìn)展
    1.2 AlGaN/GaN HEMT器件的可靠性問(wèn)題及其研究現(xiàn)狀
        1.2.1 AlGaN/GaN HEMT器件的可靠性問(wèn)題
        1.2.2 自熱效應(yīng),熱存儲(chǔ)和電熱耦合效應(yīng)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的主要內(nèi)容和安排
第二章 AlGaN/GaN HEMT器件自熱效應(yīng)仿真研究
    2.1 AlGaN/GaN HEMT器件的工作原理
        2.1.1 GaN材料的晶格結(jié)構(gòu)
        2.1.2 極化效應(yīng)
        2.1.3 二維電子氣
        2.1.4 HEMT器件的基本結(jié)構(gòu)
    2.2 AlGaN/GaN HEMT器件模型
    2.3 自熱效應(yīng)仿真
        2.3.1 自熱效應(yīng)對(duì)直流特性的影響
        2.3.2 自熱效應(yīng)對(duì)交流特性的影響
        2.3.3 不同襯底材料對(duì)自熱效應(yīng)的影響
        2.3.4 倒裝結(jié)構(gòu)的仿真
    2.4 本章小結(jié)
第三章 AlGaN/GaN HEMT器件熱存儲(chǔ)可靠性研究
    3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)置
    3.2 熱存儲(chǔ)對(duì)器件柵電容的影響
    3.3 熱存儲(chǔ)對(duì)器件直流特性的影響
        3.3.1 輸出特性的變化
        3.3.2 轉(zhuǎn)移特性和跨導(dǎo)的變化
        3.3.3 柵泄漏電流的變化
    3.4 熱存儲(chǔ)對(duì)器件交流特性的影響
        3.4.1 柵延遲特性的變化
        3.4.2 電流崩塌特性的變化
    3.5 本章小結(jié)
第四章 AlGaN/GaN HEMT器件電熱耦合退化特性研究
    4.1 AlGaN/GaN HEMT器件的變溫特性
    4.2 AlGaN/GaN HEMT器件電熱耦合實(shí)驗(yàn)研究
        4.2.1 開(kāi)態(tài)應(yīng)力下AlGaN/GaN HEMT器件電熱耦合實(shí)驗(yàn)研究
        4.2.2 關(guān)態(tài)應(yīng)力下AlGaN/GaN HEMT器件電熱耦合實(shí)驗(yàn)研究
        4.2.3 電熱耦合實(shí)驗(yàn)的恢復(fù)特性
        4.2.4 退化機(jī)制分析
    4.3 AlGaN/GaN HEMT的壽命模型
        4.3.1 加速壽命實(shí)驗(yàn)理論基礎(chǔ)
        4.3.2 加速壽命實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    4.4 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)介



本文編號(hào)：3831733