AlGaN/GaN HEMT开关功率器件及模型研究
宽禁带材料 GaN作为第三代半导体,某些电学性能较 Si材料更优。基于AlGaN/GaN异质结的高电子迁移率晶体管(HEMT)能够适应高温、高压、高频、大功率应用条件,是理想的新型功率半导体器件。但是作为功率器件的AlGaN/GaN HEMT仍有一些问题亟待解决,如提高器件耐压以及实现增强型器件等。本文针对其中的一些问题做了探索与研究,主要内容为: 1.结合相关文献,对于耗尽型AlGaN/GaN HEMT器件主要工艺流程进行介绍并确定流片实验工艺步骤,主要包括欧姆接触、器件隔离、肖特基接触、金属走线、钝化介质层、场板金属与加厚金属。根据工艺设计器件版图并进行流片实验。依据实验测试结果对器件转移特性、输出特性和耐压特性进行分析,特别是栅源间距和栅漏间距变化对器件电学特性的影响。在栅源间距为1.5μm时,器件的漏极饱和电流最大值达到730mA/mm,击穿电压大于100V。 2.通过计算机仿真模拟分别对AlGaN/GaN HEMT的两种常用增强型器件实现方案:槽栅结构与栅极负电荷离子注入进行研究,分析了器件转移特性随槽深与负电荷体密度的变化规律。建立一种增强型AlGaN/GaN HEMT阈值电压模型。该模型通过研究平衡态时栅极能带结构,并增加表面态电荷对于阈值电压的影响,得出增强型器件阈值电压解析式。槽深为20nm时,器件阈值电压仿真结果为0.87V,模型计算结果为0.58V;负电荷体密度为1.05×1019cm-3时,器件阈值电压仿真结果为1.95V,模型计算结果为1.99V。模型与仿真对比,结果较好匹配,实现了增强型器件。还提出一种场致隧穿增强型AlGaN/GaN HEMT器件,并对其工作原理与基本性能进行了分析。
开关功率器件;宽禁带材料;高电子迁移率晶体管;仿真模拟
电子科技大学
硕士
微电子学与固体电子学
陈万军
2014
中文
TN32
87
2014-09-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）