基于AlGaN-GaN異質結的ESD防護器件研究.pdf

1、由于GaN材料在高溫、光電子、大功率、微波射頻等領域表現(xiàn)出諸多的優(yōu)勢，GaN半導體技術在近20多年得到了快速發(fā)展。特別是GaN材料外延技術的發(fā)展，讓GaN基器件得到了飛速發(fā)展。AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管(HEMT)因具有高的擊穿電場與優(yōu)秀的電子傳輸特性，而在微波射頻與大功率領域具有廣闊的應用前景。雖然GaN基HEMT具有很高的擊穿電場，但對GaN基器件的現(xiàn)有靜電放電(ESD)測試表明，GaN基HEMT也易受到ESD的危害。

2、r>　　針對此問題，本文在對AlGaN/GaNHEMT的原理進行研究的基礎上，旨在探索一種能在AlGaN/GaN HEMT中集成且工藝兼容性好，電壓控制靈活的GaN基ESD防護器件。本文主要的研究工作與成果為以下幾點:
　　1、分析了AlGaN/GaN HEMT的極化效應和二維電子氣以及器件的工作原理。研究了短溝道單柵GaN基器件的柵極溝道能帶與漏端電壓以及柵極長度的關系，以及閾值電壓漂移的現(xiàn)象。研究了利用GaN短溝道效應實現(xiàn)器件

3、工作。
　　2、分析研究了TCAD-Sentaurus器件仿真軟件對AlGaN/GaN HEMTs的仿真物理模型，以及分析了靜電放電的模型。
　　3、研究了單向GaN基ESD防護器件，其原理是利用陽極的肖特基勢壘實現(xiàn)器件的正向導通與反向阻斷。對單向GaN基ESD防護器件的研究表明，器件的泄放電流的泄放電流與陽極接觸面積，陽極-陰極間距，以及AlGaN勢壘層的Al組分有關。
　　4、提出了一種雙向觸發(fā)的AlGaN/GaN

4、 ESD防護器件，該器件的雙向觸發(fā)是當漏極加電壓時，器件可以導通，當源極加電壓時，器件也可以導通;器件觸發(fā)原理是在源極或漏極加電壓時，溝道產生漏致勢壘降低效應，使得導帶彎曲到費米能級以下，溝道穿通，實現(xiàn)器件開啟;對其觸發(fā)閾值及電流特性進行分析，得到雙向AlGaN/GaNESD器件的觸發(fā)閾值與柵極長度L有關，L越短，觸發(fā)閾值電壓越小。
　　總的來說，本文提出了一種雙向觸發(fā)的AlGaN/GaN ESD防護器件，并成功的對其直流特性進行