GaN基雙異質(zhì)結(jié)MOS HEMT器件高場可靠性及高溫特性研究.pdf

1、GaN基 HEMT器件由于其高擊穿電場,高飽和速度等優(yōu)越性能,在高頻高溫大功率器件應(yīng)用方面有著廣泛的前景。雙異質(zhì)結(jié) HEMT器件由于具有較高的二維電子氣限域性,近年來受到越來越多的關(guān)注。同時,絕緣性柵介質(zhì)的采用可以減小常規(guī)肖特基柵 HEMT器件的柵泄漏電流,從而可以提高器件的擊穿電壓、功率附加效率,改善器件的可靠性,因而 MOS HEMT也成為業(yè)內(nèi)關(guān)注的重點。但是, GaN基 HEMT器件的可靠性問題始終存在,并成為阻礙其進一步的商業(yè)化

2、應(yīng)用的最大因素。本文對雙異質(zhì)結(jié) MOS HEMT器件的高場可靠性以及高溫特性進行了深入研究。
　　本文對器件施加恒定應(yīng)力-恢復和階梯應(yīng)力-恢復測試程序,對 MOS HEMT器件在高場應(yīng)力下的可靠性問題進行測試和分析。比較了應(yīng)力前后器件的直流輸出特性、轉(zhuǎn)移特性、柵漏電特性的變化,以及對應(yīng)力過程中三端電流值變化的分析,得出以下結(jié)論。開態(tài)情況下,AlGaN背勢壘的存在提高了二維電子氣的限域性,對熱電子效應(yīng)有很好的抑制作用。低場關(guān)態(tài)情況下

3、,器件柵泄漏電流的退化以Al2O3介質(zhì)層和 AlGaN勢壘層陷阱俘獲電子為主,而閾值的負漂主要是由勢壘層靠近2DEG溝道處陷阱釋放電子引起的。通過關(guān)態(tài)階梯應(yīng)力實驗,發(fā)現(xiàn)當電場不斷增加時,器件退化與低場時不同,可能是因為表面氧以及柵介質(zhì)中的氧擴散進入 AlGaN勢壘層,增強了電子的陷阱輔助隧穿,引起柵泄漏電流增加,閾值電壓持續(xù)負漂,造成器件退化。
　　此外,本文還研究了器件在高溫環(huán)境下,直流特性、歐姆特性以及柵漏電特性的變化情況,并