AlGaN-GaN HEMT強(qiáng)場(chǎng)應(yīng)力下的可靠性研究.pdf

1、作為第三代半導(dǎo)體材料，GaN具有擊穿場(chǎng)強(qiáng)高、熱導(dǎo)率大、電子飽和漂移速度高等優(yōu)良特點(diǎn)，因此，基于GaN基的器件在高溫、大電壓、大功率應(yīng)用方面具有非常廣闊的應(yīng)用前景，其典型的代表器件是AlGaN/GaN HEMT，但是AlGaN/GaN HEMT的在電應(yīng)力下的可靠性問(wèn)題已成為阻礙AlGaN/GaN HEMT進(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)用范圍的最重要的因素之一。為了解決AlGaN/GaN HEMT在電應(yīng)力下的可靠性問(wèn)題，首先需要確定它影響器件性能的因素，諸如

2、溫度、電場(chǎng)以及磁場(chǎng)等，同時(shí)需要研究在不同應(yīng)力條件下，器件的退化機(jī)理。近年來(lái)，關(guān)于GaN HEMT器件可靠性問(wèn)題的研究主要集中在由于熱載流子效應(yīng)導(dǎo)致器件溝道退化問(wèn)題以及由于強(qiáng)場(chǎng)導(dǎo)致器件逆壓電效應(yīng)的產(chǎn)生。在本論文中，主要集中研究由于逆壓電效應(yīng)導(dǎo)致器件性能退化的機(jī)理。為了系統(tǒng)地研究逆壓電效應(yīng)，論文中設(shè)計(jì)了不同的應(yīng)力實(shí)驗(yàn)：
　　 第一種是階梯電應(yīng)力實(shí)驗(yàn)，旨在確定器件正常工作時(shí)的退化機(jī)制。我們分為關(guān)態(tài)、Vds=0以及開(kāi)態(tài)三個(gè)實(shí)驗(yàn)部分：另一

3、種是10000s的關(guān)態(tài)恒壓應(yīng)力實(shí)驗(yàn)，旨在確定由逆壓電效應(yīng)引起的退化這種退化機(jī)制的關(guān)鍵電壓值Vcrit(逆壓電效應(yīng)開(kāi)始起作用時(shí)的電壓值)和應(yīng)力時(shí)間以及應(yīng)力電壓之間的關(guān)系。我們選取了三個(gè)應(yīng)力電壓點(diǎn)，分別為：Vg=-8V，Vds=60V(小于臨界電壓)、65V(臨界電壓附近)、75V(遠(yuǎn)大于臨界電壓)。由這兩種實(shí)驗(yàn)我們得到的主要結(jié)論有：1、逆壓電效應(yīng)誘發(fā)的晶格缺陷主要產(chǎn)生在G-D之間的區(qū)域；2、AlGaN/GaN HEMT的退化機(jī)制為由熱載流