凹槽柵AlGaN-GaN MOS-HEMT器件特性研究.pdf

1、本文重點研究了凹槽柵AlGaN/GaN MOS HEMT的電流-電壓特性和電容-電壓特性，以及對其界面態(tài)等進行了分析。
　　首先，利用Silvaco TCAD半導(dǎo)體器件和工藝仿真工具，設(shè)計凹槽柵MOS HEMT的結(jié)構(gòu)，并通過逐步仿真，確定了槽柵MOS HEMT的具體結(jié)構(gòu)參數(shù)和陷阱摻雜，從而實現(xiàn)了增強型器件的仿真結(jié)果，并與常規(guī)器件進行了特性的對比仿真和分析。
　　其次，利用Keithley4200scs精密半導(dǎo)體分析儀，對槽柵

2、MOS HEMT和常規(guī)器件進行基本特性的測試和分析，發(fā)現(xiàn)凹槽柵MOS HEMT的輸出電流比常規(guī)HEMT更大，對柵極的刻蝕有利于閾值電壓正向漂移，前者具有更好的柵泄漏電流的抑制能力，但跨導(dǎo)相對常規(guī)HEMT更小，發(fā)現(xiàn)隨著MOS HEMT的柵極刻蝕深度的增加，器件的亞閾值特性、輸出特性增強。并大致估算出不同刻蝕深度MOS HEMT的Al2O3/AlGaN界面態(tài)密度。
　　然后，通過獨立的溝道熱電子注入和柵極電子注入應(yīng)力實驗和分析，發(fā)現(xiàn)在

3、柵極電子注入條件下，強電場下的柵極電子也能進入溝道，影響二維電子氣的密度。提出了柵介質(zhì)/勢壘層間界面陷阱俘獲來自溝道的熱電子或者柵極注入的電子形成負(fù)電荷層而導(dǎo)致的退化機理。并利用新建立的溝道熱電子注入和柵極電子注入兩種退化模型，解釋了凹槽柵MOS HEMT在開態(tài)和關(guān)態(tài)應(yīng)力下的退化現(xiàn)象。
　　利用電導(dǎo)法，根據(jù)MOS HEMT的結(jié)構(gòu)特點，分析了器件的AlGaN/GaN界面態(tài)信息，發(fā)現(xiàn)和常規(guī) HEMT相比，刻蝕后的電容內(nèi)部起作用的陷阱不

4、止一種，這是后者的Al2O3/AlGaN間界面陷阱作用導(dǎo)致的。分析不同刻蝕深度MOS HEMT電容的異質(zhì)結(jié)界面態(tài)，發(fā)現(xiàn)刻蝕深度越大，界面態(tài)密度有增大的趨勢，但陷阱能級并沒有發(fā)生明顯變化，說明并沒有引入其他級別的陷阱。
　　最后，通過直流柵電壓應(yīng)力實驗，分析應(yīng)力前后MOS HEMT電容界面態(tài)的變化，發(fā)現(xiàn)正柵壓應(yīng)力后，電容界面陷阱密度下降是因為部分陷阱能級變淺，而負(fù)柵壓應(yīng)力后的界面陷阱密度下降則是因為部分陷阱能級加深造成的，但所有陷阱