Si基GaN HEMT功率電子器件研制.pdf

1、GaN半導(dǎo)體材料具有禁帶寬度寬、臨界擊穿場(chǎng)強(qiáng)大、電子飽和漂移速度高以及AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)所具有的優(yōu)異的載流子輸運(yùn)特性等特點(diǎn)，在功率電子器件方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，是下一代功率電子器件的優(yōu)選材料。而Si基GaN材料既能發(fā)揮GaN材料優(yōu)異的物理特性，又能兼顧Si材料大尺寸、低成本、工藝成熟等優(yōu)點(diǎn)，因此成為新型功率電子器件的研究熱點(diǎn)。
　　本文針對(duì)Si基GaN功率電子器件的研制，做了如下工作:
　　(1)使用Silvaco AT

2、LAS仿真軟件對(duì)所研制的Si基GaN功率電子器件進(jìn)行仿真設(shè)計(jì);(2)研究并流片驗(yàn)證了Si基GaN HEMT功率電子器件的制作工藝;(3)對(duì)所研制的Si基GaN HEMT功率電子器件進(jìn)行了測(cè)試分析。
　　主要研究結(jié)果如下:
　　(1)場(chǎng)板結(jié)構(gòu)是影響GaN功率電子器件擊穿電壓的重要因素，研究了柵漏間距Lgd與擊穿電壓、漏極電流的關(guān)系。
　　(2)通過干法刻蝕結(jié)合原子力顯微鏡(AFM)進(jìn)行深度測(cè)量，得到了nm級(jí)精度的勢(shì)壘層減

3、薄條件。通過勢(shì)壘層減薄可以獲得增強(qiáng)型的GaN HEMT器件，形成增強(qiáng)型的AlGaN勢(shì)壘層厚度約為3nm。在勢(shì)壘層減薄的基礎(chǔ)上，高Al組分的Ti/Al金屬在低溫(＜600℃)的條件下能夠與GaN實(shí)現(xiàn)低接觸電阻、高表面形貌的歐姆接觸，對(duì)實(shí)現(xiàn)高可靠的Si基GaN HEMT功率電子器件具有重要意義。
　　(3)研制了常規(guī)耗盡型和“MIS+勢(shì)壘層減薄”結(jié)構(gòu)的Si基GaN功率電子器件，并測(cè)試了所制備器件的性能。實(shí)現(xiàn)了擊穿電壓＞800V的耗盡型