Si基GaN HEMT功率電子器件研制.pdf

1、GaN半導體材料具有禁帶寬度寬、臨界擊穿場強大、電子飽和漂移速度高以及AlGaN/GaN異質(zhì)結所具有的優(yōu)異的載流子輸運特性等特點，在功率電子器件方面具有獨特的優(yōu)勢，是下一代功率電子器件的優(yōu)選材料。而Si基GaN材料既能發(fā)揮GaN材料優(yōu)異的物理特性，又能兼顧Si材料大尺寸、低成本、工藝成熟等優(yōu)點，因此成為新型功率電子器件的研究熱點。
　　本文針對Si基GaN功率電子器件的研制，做了如下工作:
　　(1)使用Silvaco AT

2、LAS仿真軟件對所研制的Si基GaN功率電子器件進行仿真設計;(2)研究并流片驗證了Si基GaN HEMT功率電子器件的制作工藝;(3)對所研制的Si基GaN HEMT功率電子器件進行了測試分析。
　　主要研究結果如下:
　　(1)場板結構是影響GaN功率電子器件擊穿電壓的重要因素，研究了柵漏間距Lgd與擊穿電壓、漏極電流的關系。
　　(2)通過干法刻蝕結合原子力顯微鏡(AFM)進行深度測量，得到了nm級精度的勢壘層減

3、薄條件。通過勢壘層減薄可以獲得增強型的GaN HEMT器件，形成增強型的AlGaN勢壘層厚度約為3nm。在勢壘層減薄的基礎上，高Al組分的Ti/Al金屬在低溫(＜600℃)的條件下能夠與GaN實現(xiàn)低接觸電阻、高表面形貌的歐姆接觸，對實現(xiàn)高可靠的Si基GaN HEMT功率電子器件具有重要意義。
　　(3)研制了常規(guī)耗盡型和“MIS+勢壘層減薄”結構的Si基GaN功率電子器件，并測試了所制備器件的性能。實現(xiàn)了擊穿電壓＞800V的耗盡型