基于場(chǎng)板和背勢(shì)壘技術(shù)的AlGaN-GaN HEMT耐壓結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料氮化鎵與傳統(tǒng)的硅和砷化鎵材料相比，具有禁帶寬度大、臨界擊穿電場(chǎng)高、電子飽和速度高等優(yōu)勢(shì)，因此非常適合高頻大功率應(yīng)用。近年來(lái)AlGaN/GaN HEMT器件由于其在高溫高頻大功率等方面的應(yīng)用前景而引起了廣泛的關(guān)注，但目前AlGaN/GaN HEMT器件的擊穿電壓遠(yuǎn)低于其理論極限。
　　針對(duì)AlGaN/GaN HEMT器件的擊穿電壓遠(yuǎn)低于其理論極限的問(wèn)題，利用典型材料參數(shù)和器件結(jié)構(gòu)在對(duì)AlGaN/GaN HEMT

2、器件進(jìn)行合理物理建模的基礎(chǔ)上研究了柵場(chǎng)板、源場(chǎng)板以及背勢(shì)壘結(jié)構(gòu)對(duì)器件擊穿特性的影響。研究結(jié)果表明：
　　隨著柵場(chǎng)板長(zhǎng)度的增大，器件的擊穿電壓先增大然后基本保持不變。當(dāng)場(chǎng)板長(zhǎng)度從0增大到2μm時(shí)，器件的擊穿電壓從72V增大到了360V，再繼續(xù)增大場(chǎng)板長(zhǎng)度已經(jīng)不能明顯提高器件的擊穿電壓。隨著柵場(chǎng)板下鈍化層厚度的增大，器件的擊穿電壓先增大然后迅速下降。當(dāng)鈍化層厚度從50nm增大到200nm時(shí)，器件的擊穿電壓從360V增大到768V，再繼

3、續(xù)增大鈍化層厚度擊穿電壓下降。對(duì)柵雙場(chǎng)板器件，隨著第一場(chǎng)板和第二場(chǎng)板間距的增大，器件的擊穿電壓不斷下降。
　　隨著源端場(chǎng)板長(zhǎng)度的增大，器件的擊穿電壓先增大然后開始下降。當(dāng)場(chǎng)板長(zhǎng)度從0增大到1.5μm時(shí)，器件的擊穿電壓從86V增大到955V，擊穿電壓達(dá)到最大值，再繼續(xù)增大場(chǎng)板長(zhǎng)度器件的擊穿電壓將會(huì)下降。
　　AlxGa1-xN背勢(shì)壘降低了二維電子氣面密度和緩沖層中的背景載流子濃度。隨著AlxGa1-xN背勢(shì)壘中Al組分的提高，

4、器件的飽和電流下降，導(dǎo)通電阻明顯增大，但器件的夾斷特性得到明顯改善。AlxGa1-xN背勢(shì)壘使器件溝道內(nèi)的橫向電場(chǎng)分布更加平緩，從而提高器件的擊穿電壓，當(dāng)AlxGa1-xN背勢(shì)壘Al組分為0.1時(shí)，器件的擊穿電壓從無(wú)背勢(shì)壘時(shí)的149V增大到了1035V，但由于導(dǎo)通電阻的增大，器件的優(yōu)值FOM在AlxGa1-xN背勢(shì)壘Al為0.05附近存在最優(yōu)值0.84GW/cm2。另外，隨著AlxGa1-xN背勢(shì)壘中Al組分的提高，雖然器件的柵漏電容C