增強型GaN HEMT耐壓技術(shù)與新結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、寬禁帶半導(dǎo)體氮化鎵（GaN）是第三代半導(dǎo)體材料的典型代表，其具有高禁帶寬度（3.4eV），高臨界擊穿電場（3.3MV/cm）以及高電子飽和速度（2.5×107cm/s）等良好的電學特性，以GaN材料為基礎(chǔ)的高遷移率異質(zhì)結(jié)器件 AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管（High Electron Mobility Transistor，HEMT）更加是具有適合在更惡劣環(huán)境下工作，高電子遷移率、高濃度的二維電子氣（2DEG），使得其在高頻、大功

2、率、低功耗等領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用前景。因此，本文的重點是提出增強型氟離子埋層GaN HEMT以改善常規(guī)增強型HEMT的耐壓以及其工藝模擬仿真和研究自偏置場板AlGaN/GaN HEMT仿真分析其機理和性能。主要研究內(nèi)容包括：
　?。?）提出了一種增強型氟離子埋層AlGaN/GaN HEMT新結(jié)構(gòu)。首先，介紹分析了氟離子埋層對器件能帶和耐壓的作用。通過在AlGaN勢壘層引入高濃度的氟離子來實現(xiàn)增強型；柵極下方的氟離子埋層FG有兩個作用

3、，一方面提升器件的閾值電壓；另一方面提升體內(nèi)的導(dǎo)帶高度，形成對電子的勢壘，在反向耐壓時，阻止源極電子向柵靠漏端的高場區(qū)域注入，減小高場區(qū)域的電子碰撞電離，避免了因雪崩擊穿而導(dǎo)致的器件擊穿。漂移區(qū)中的氟離子埋層FD，輔助耗盡漂移區(qū)，擴展橫向耗盡區(qū)寬度，降低柵靠漏端的電場尖峰，優(yōu)化漂移區(qū)電場分布，提升器件
　　耐壓。其次，討論了兩次氟離子的注入能量和注入劑量，以及肖特基柵金屬的選擇和制作。綜上所述，新器件較常規(guī)HEMT器件耐壓提高了3

4、倍，同時有效地抑制了體內(nèi)DIBL效應(yīng)，具有良好的器件性能。
　　（2）提出了自適應(yīng)偏置場板技術(shù)，基于此技術(shù)提出了自偏置場板AlGaN/GaN HEMT，對SBFP-HEMT的器件結(jié)構(gòu)和工作機理進行了詳細闡述，重點對單偏置場板 SBFP-HEMT和雙偏置場板 SBFP-HEMT的參數(shù)進行了仿真優(yōu)化。仿真結(jié)果表明，單偏置場板SBFP-HEMT的LFP=1μm、VFP=100V、L1=5μm時有最大擊穿電壓665V。對雙偏置場板 SBF