GaN基凹槽柵MIS-HEMT器件的研制及可靠性分析.pdf

1、近些年來(lái)，隨著無(wú)線通信的迅速發(fā)展，無(wú)線通信系統(tǒng)對(duì)微波功率放大器的要求進(jìn)一步提高?；贏lGaN/GaN異質(zhì)結(jié)的HEMT器件越來(lái)越受到普遍的重視。伴隨著工藝技術(shù)的提高，AlGaN/GaN基HEMT器件的性能得到了很大的提升，但依然有許多問(wèn)題沒(méi)有得到解決，其中器件柵泄漏電流較大的問(wèn)題較為突出。為解決該問(wèn)題，人們采用了MIS結(jié)構(gòu)柵來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)MES結(jié)構(gòu)柵取得了不錯(cuò)的效果，但由于介質(zhì)層的引入會(huì)導(dǎo)致器件柵控能力的下降，通過(guò)選擇更高介電常數(shù)（high

2、-k）介質(zhì)的方法往往無(wú)法取得預(yù)想的效果，因此針對(duì)上述問(wèn)題，本文提出采用新型凹槽柵結(jié)構(gòu)來(lái)彌補(bǔ)跨導(dǎo)損失的想法，制備了凹槽柵MIS-HEMT器件，取得了不錯(cuò)的效果。
　　本論文首先使用 Silvaco仿真軟件對(duì)凹槽柵 MIS-HEMT器件進(jìn)行了仿真，通過(guò)與常規(guī)MIS-HEMT器件的比較，從理論上得出了凹槽柵型MIS-HEMT器件能夠提高跨導(dǎo)，不會(huì)對(duì)柵電流產(chǎn)生較大影響的結(jié)論。并對(duì)器件在開(kāi)關(guān)態(tài)應(yīng)力下的電場(chǎng)進(jìn)行了仿真，為之后可靠性分析提供了一

3、定的理論基礎(chǔ)。之后詳細(xì)闡述了本次實(shí)驗(yàn)制備Al2O3介質(zhì)凹槽柵MIS-HEMT器件的流片過(guò)程，并根據(jù)PCM報(bào)告結(jié)果，對(duì)器件工藝進(jìn)行了評(píng)估。
　　其次對(duì)器件特性進(jìn)行了表征，本次實(shí)驗(yàn)制備的凹槽深度為1.59nm的凹槽柵MIS-HEMT器件比常規(guī)MIS-HEMT器件柵電容高出8.9％，器件最大跨導(dǎo)高出8.8%，最大輸出電流達(dá)到1443mA/mm；柵電流方面，凹槽柵 MIS-HEMT器件反向柵電流比常規(guī) HEMT器件低兩個(gè)數(shù)量級(jí)，正向柵電流