新型耐壓結(jié)構(gòu)AlGaN-GaN HEMT功率器件研究.pdf

1、GaN材料和第一代的 Si、第二代的 GaAs相比,具有高的擊穿電場(chǎng)、寬的禁帶寬度、高的飽和電子漂移速度等獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。加上在GaN材料和AlGaN材料形成的異質(zhì)結(jié)結(jié)面處會(huì)形二維電子氣,該電子氣具有高濃度和高電子遷移率的特性,這使得GaN材料在功率電子器件的應(yīng)用方面非常具有潛力。但是基于目前的研究表明,實(shí)驗(yàn)制作的AlGaN/GaN HEMT器件由于器件緩沖層中的背景載流子濃度高、柵極附近電場(chǎng)集中等原因使得器件提前擊穿,未能充分的發(fā)揮出Ga

2、N材料的高耐壓的優(yōu)勢(shì)。
　　本論文在通過大量的文獻(xiàn)調(diào)研并總結(jié)分析后,結(jié)合經(jīng)典的理論分析加上使用Sentaurus的軟件模擬仿真,研究了抑制或者避免器件提前擊穿的兩種結(jié)構(gòu)。
　　首先,仿真研究的是帶浮空?qǐng)霭宓腁lGaN/GaN HEMT器件結(jié)構(gòu)。場(chǎng)板技術(shù)是一種成熟的技術(shù),工藝簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)。模擬仿真表明,在引入了浮空?qǐng)霭搴? AlGaN/GaNHEMT器件溝道中的電場(chǎng)分布更加均勻,擊穿電壓得到提高。并且浮空?qǐng)霭鍖?duì)器件的高頻特性影

3、響很小。浮空?qǐng)霭彘L(zhǎng)度越短、距離越近,器件溝道內(nèi)的電場(chǎng)分布越平坦,越能提高器件的擊穿電壓。和沒有場(chǎng)板的器件擊穿電壓相比,帶浮空?qǐng)霭宓钠骷舸╇妷簭?0V提高了到240V。
　　其次,仿真研究的是帶P型埋層的垂直AlGaN/GaN HEMT器件結(jié)構(gòu)。相對(duì)于橫向的AlGaN/GaN HEMT器件所具有的電流崩塌效應(yīng)和緩沖層漏電效應(yīng)的缺點(diǎn),垂直的AlGaN/GaN HEMT器件都沒有。但是典型的垂直AlGaN/GaN HEMT器件在器件承

4、受高壓時(shí),在電流阻擋層、柵極、以及柵極和電流阻擋層之間的溝道處的泄漏電流使得器件的耐壓不高,也沒有發(fā)揮器件的高耐壓特性。本文充分的對(duì)帶P型埋層的AlGaN/GaN HEMT器件的工作機(jī)理進(jìn)行了充分的研究,并提出了一種提高垂直器件擊穿電壓的新結(jié)構(gòu)。并利用Sentaurus模擬仿真軟件,對(duì)該新結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模擬仿真。仿真表明,P型埋層中的濃度、長(zhǎng)度、寬度、位置、層數(shù)都是十分重要的量并且濃度越大,層數(shù)越多,器件的擊穿電壓和優(yōu)值提高的越多,如在引入