基于AlGaN-GaN異質(zhì)結(jié)的ESD防護(hù)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(lǐng)域表現(xiàn)出諸多的優(yōu)勢(shì)，GaN半導(dǎo)體技術(shù)在近20多年得到了快速發(fā)展。特別是GaN材料外延技術(shù)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(chǎng)與優(yōu)秀的電子傳輸特性，而在微波射頻與大功率領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。雖然GaN基HEMT具有很高的擊穿電場(chǎng)，但對(duì)GaN基器件的現(xiàn)有靜電放電(ESD)測(cè)試表明，GaN基HEMT也易受到ESD的危害。

2、r>　　針對(duì)此問題，本文在對(duì)AlGaN/GaNHEMT的原理進(jìn)行研究的基礎(chǔ)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(hù)器件。本文主要的研究工作與成果為以下幾點(diǎn):
　　1、分析了AlGaN/GaN HEMT的極化效應(yīng)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(zhǎng)度的關(guān)系，以及閾值電壓漂移的現(xiàn)象。研究了利用GaN短溝道效應(yīng)實(shí)現(xiàn)器件

3、工作。
　　2、分析研究了TCAD-Sentaurus器件仿真軟件對(duì)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(hù)器件，其原理是利用陽極的肖特基勢(shì)壘實(shí)現(xiàn)器件的正向?qū)ㄅc反向阻斷。對(duì)單向GaN基ESD防護(hù)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(shì)壘層的Al組分有關(guān)。
　　4、提出了一種雙向觸發(fā)的AlGaN/GaN

4、 ESD防護(hù)器件，該器件的雙向觸發(fā)是當(dāng)漏極加電壓時(shí)，器件可以導(dǎo)通，當(dāng)源極加電壓時(shí)，器件也可以導(dǎo)通;器件觸發(fā)原理是在源極或漏極加電壓時(shí)，溝道產(chǎn)生漏致勢(shì)壘降低效應(yīng)，使得導(dǎo)帶彎曲到費(fèi)米能級(jí)以下，溝道穿通，實(shí)現(xiàn)器件開啟;對(duì)其觸發(fā)閾值及電流特性進(jìn)行分析，得到雙向AlGaN/GaNESD器件的觸發(fā)閾值與柵極長(zhǎng)度L有關(guān)，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(hù)器件，并成功的對(duì)其直流特性進(jìn)行