基于Kink效應(yīng)的AlGaN-GaN HEMT器件可靠性研究.pdf

1、GaN材料作為新型第三代半導(dǎo)體材料，具有擊穿場(chǎng)強(qiáng)高、熱導(dǎo)率大、電子飽和漂移速度高等優(yōu)良特點(diǎn)，在高溫、高頻、大功率應(yīng)用方面具有非常廣闊的前景，也已經(jīng)取得了相當(dāng)大的進(jìn)展。本文主要針對(duì)GaN基HEMT器件的Kink效應(yīng)相關(guān)的可靠性問(wèn)題展開(kāi)討論。
　　 本文根據(jù)GaN基HEMT器件的主要可靠性理論，及對(duì)GaAs器件中Kink效應(yīng)物理模型的理解，對(duì)GaN器件中Kink效應(yīng)發(fā)生的機(jī)理及相關(guān)影響因素進(jìn)行了分析。定義Kink效應(yīng)并探討了GaN

2、HEMT器件上Kink效應(yīng)在基本特性中的表現(xiàn)。根據(jù)直流半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，建立了GaN HEMT器件上Kink效應(yīng)的直流半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。根?jù)模型仿真與實(shí)驗(yàn)的分析，對(duì)Kink效應(yīng)的物理機(jī)理進(jìn)行了初步探討，認(rèn)為碰撞電離不能完全解釋Kink效應(yīng)的產(chǎn)生，電場(chǎng)的輔助作用受到了陷阱效應(yīng)和自熱效應(yīng)的影響。對(duì)Kink效應(yīng)進(jìn)行了電學(xué)應(yīng)力分析、脈沖分析以及Kink效應(yīng)的退陷情況，并對(duì)工藝對(duì)Kink效應(yīng)的影響進(jìn)行了初步討論。電學(xué)應(yīng)力分析表明，柵漏偏壓Vdg對(duì)陷阱的釋放有

3、輔助作用，且在電場(chǎng)的輔助作用下，熱電子對(duì)于深能級(jí)陷阱中的電荷可能有調(diào)制作用。首次在脈沖測(cè)試中發(fā)現(xiàn)了Kink效應(yīng)，變脈寬、變周期及恒定占空比的脈沖測(cè)試結(jié)果表明，電子捕獲時(shí)常數(shù)約為7.57us，而電子釋放的時(shí)常數(shù)約為0.18ms。電子被捕獲的速度遠(yuǎn)大于電子被釋放的速度，約為三個(gè)數(shù)量級(jí)。漏泵浦分析表明，在該過(guò)程中，電子釋放時(shí)常數(shù)約為0.169ms，與脈沖測(cè)試的結(jié)果基本相符。即當(dāng)脈沖間隔大于此數(shù)量級(jí)時(shí)，陷阱中的電子完全釋放而得不到積累。根據(jù)變溫