凹槽栅AlGaN/GaN MOS-HEMT器件特性研究
发布时间：2020-12-31 18:43
本文重点研究了凹槽栅AlGaN/GaNMOS HEMT的电流-电压特性和电容-电压特性,以及对其界面态等进行了分析。首先,利用Silvaco TCAD半导体器件和工艺仿真工具,设计凹槽栅MOS HEMT的结构,并通过逐步仿真,确定了槽栅MOS HEMT的具体结构参数和陷阱掺杂,从而实现了增强型器件的仿真结果,并与常规器件进行了特性的对比仿真和分析。其次,利用Keithley4200scs精密半导体分析仪,对槽栅MOS HEMT和常规器件进行基本特性的测试和分析,发现凹槽栅MOS HEMT的输出电流比常规HEMT更大,对栅极的刻蚀有利于阈值电压正向漂移,前者具有更好的栅泄漏电流的抑制能力,但跨导相对常规HEMT更小,发现随着MOS HEMT的栅极刻蚀深度的增加,器件的亚阈值特性、输出特性增强。并大致估算出不同刻蚀深度MOS HEMT的Al2O3/AlGaN界面态密度。然后,通过独立的沟道热电子注入和栅极电子注入应力实验和分析,发现在栅极电子注入条件下,强电场下的栅极电子也能进入沟道,影响二维电子气的密度。提出了栅介质/势垒层间界面陷阱俘获来自沟道的热电子或者栅极注入的电子形成负电荷层而导...
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
1.1 AlGaN/GaN HEMT器件的研究进展
1.2 凹槽栅MOS HEMT器件的发展
1.3 研究内容与论文安排
2O3/AlGaN/GaN HEMT器件和制造工艺">第二章 凹槽栅Al2O3/AlGaN/GaN HEMT器件和制造工艺
2.1 GaN HEMT器件工作原理
2.1.1 AlGaN/GaN异质结的结构
2.1.2 AlGaN/GaN异质结二维电子气的计算
2.2 槽栅MOS HEMT器件的关键工艺
2O3的引入"> 2.3 栅介质Al2O3的引入
2O3的特点"> 2.3.1 栅介质Al2O3的特点
2O3栅介质生长工艺"> 2.3.2 Al2O3栅介质生长工艺
2.4 本章小结
第三章 凹槽栅MOS-HEMT器件特性仿真
3.1 Silvaco仿真软件及关键方法
3.1.1 Silvaco TCAD仿真组件
3.1.2 仿真中关键参数设置
3.2 不同结构参数对器件特性的影响
3.2.1 势垒层不同掺杂浓度下的转移特性对比
3.2.2 Al组分对器件特性的影响
3.2.3 不同凹槽刻蚀深度对器件的影响
3.2.4 不同栅介质厚度的器件转移特性
3.3 不同位置的陷阱对器件特性的影响
3.3.1 AlGaN/GaN异质结界面态
3.3.2 势垒层体陷阱
2O3/AlGaN间界面态"> 3.3.3 Al2O3/AlGaN间界面态
3.4 凹槽栅MOS HEMT特性仿真
3.5 本章小结
第四章 凹槽栅MOS HEMT器件直流特性分析
4.1 器件介绍和实验设计
4.2 凹槽栅MOS HEMT器件基本特性
4.2.1 凹槽栅MOS HEMT器件的IV特性
4.2.2 凹槽栅MOS HEMT器件的C-V特性
4.3 HEMT器件电应力退化模型
4.3.1 退化模型
4.3.2 沟道热电子注入
4.3.3 栅极电子注入
4.4 凹槽栅MOS HEMT器件高场电应力分析
4.4.1 开态应力下器件的退化分析
4.4.2 关态应力下器件的退化分析
4.5 本章小结
第五章 MOS HEMT器件界面陷阱分析
5.1 电导法原理
5.2 利用电导法对MOS HEMT界面态进行分析
5.2.1 MOS-HEMT电容的电导法等效模型
5.2.2 凹槽栅MOS HEMT异质结界面态分析
5.3 电应力对界面态的影响
5.3.1 正栅压应力
5.3.2 负栅压应力
5.4 本章小结
第六章 总结
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]偏置应力对InAlN/GaN HEMT直流特性的影响[J]. 王浩,谢生,冯志红,刘波,毛陆虹. 功能材料. 2015(01)
[2]High-field-induced electron detrapping in an AlGaN/GaN high electron mobility transistor[J]. 付立华,陆海,陈敦军,张荣,郑有炓,魏珂,刘新宇. Chinese Physics B. 2012(10)
[3]高k介质在新型半导体器件中的应用[J]. 黄力,黄安平,郑晓虎,肖志松,王玫. 物理学报. 2012(13)
[4]原子层淀积Al2O3薄膜的热稳定性研究[J]. 卢红亮,徐敏,丁士进,任杰,张卫. 无机材料学报. 2006(05)
[5]氮化镓微波电子学的进展[J]. 袁明文,潘静. 半导体情报. 1999(03)
博士论文
[1]氮化镓基HEMT器件高场退化效应与热学问题研究[D]. 杨丽媛.西安电子科技大学 2013
硕士论文
[1]GaN基HEMTs器件表面态及界面态研究[D]. 廖雪阳.西安电子科技大学 2013
[2]F等离子体处理增强型AlGaN/GaN HEMT的可靠性研究[D]. 郭星.西安电子科技大学 2013
[3]AlGaN/GaNHEMT的特性及抑制电流崩塌的研究[D]. 颜雨.西安科技大学 2011
[4]复合势垒高电子迁移率晶体管的研制与分析[D]. 解露.西安电子科技大学 2011
[5]AlGaN/GaN HEMT退化机制及抑制方法[D]. 李婷婷.西安电子科技大学 2011
[6]凹槽栅MOS-HEMTs器件的制备和特性分析[D]. 潘才渊.西安电子科技大学 2011
[7]增强型AlGaN/GaN槽栅HEMT器件的仿真研究[D]. 王言虹.西安电子科技大学 2010
本文编号：2950122
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
1.1 AlGaN/GaN HEMT器件的研究进展
1.2 凹槽栅MOS HEMT器件的发展
1.3 研究内容与论文安排
2O3/AlGaN/GaN HEMT器件和制造工艺">第二章 凹槽栅Al2O3/AlGaN/GaN HEMT器件和制造工艺
2.1 GaN HEMT器件工作原理
2.1.1 AlGaN/GaN异质结的结构
2.1.2 AlGaN/GaN异质结二维电子气的计算
2.2 槽栅MOS HEMT器件的关键工艺
2O3的引入"> 2.3 栅介质Al2O3的引入
2O3的特点"> 2.3.1 栅介质Al2O3的特点
2O3栅介质生长工艺"> 2.3.2 Al2O3栅介质生长工艺
2.4 本章小结
第三章 凹槽栅MOS-HEMT器件特性仿真
3.1 Silvaco仿真软件及关键方法
3.1.1 Silvaco TCAD仿真组件
3.1.2 仿真中关键参数设置
3.2 不同结构参数对器件特性的影响
3.2.1 势垒层不同掺杂浓度下的转移特性对比
3.2.2 Al组分对器件特性的影响
3.2.3 不同凹槽刻蚀深度对器件的影响
3.2.4 不同栅介质厚度的器件转移特性
3.3 不同位置的陷阱对器件特性的影响
3.3.1 AlGaN/GaN异质结界面态
3.3.2 势垒层体陷阱
2O3/AlGaN间界面态"> 3.3.3 Al2O3/AlGaN间界面态
3.4 凹槽栅MOS HEMT特性仿真
3.5 本章小结
第四章 凹槽栅MOS HEMT器件直流特性分析
4.1 器件介绍和实验设计
4.2 凹槽栅MOS HEMT器件基本特性
4.2.1 凹槽栅MOS HEMT器件的IV特性
4.2.2 凹槽栅MOS HEMT器件的C-V特性
4.3 HEMT器件电应力退化模型
4.3.1 退化模型
4.3.2 沟道热电子注入
4.3.3 栅极电子注入
4.4 凹槽栅MOS HEMT器件高场电应力分析
4.4.1 开态应力下器件的退化分析
4.4.2 关态应力下器件的退化分析
4.5 本章小结
第五章 MOS HEMT器件界面陷阱分析
5.1 电导法原理
5.2 利用电导法对MOS HEMT界面态进行分析
5.2.1 MOS-HEMT电容的电导法等效模型
5.2.2 凹槽栅MOS HEMT异质结界面态分析
5.3 电应力对界面态的影响
5.3.1 正栅压应力
5.3.2 负栅压应力
5.4 本章小结
第六章 总结
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]偏置应力对InAlN/GaN HEMT直流特性的影响[J]. 王浩,谢生,冯志红,刘波,毛陆虹. 功能材料. 2015(01)
[2]High-field-induced electron detrapping in an AlGaN/GaN high electron mobility transistor[J]. 付立华,陆海,陈敦军,张荣,郑有炓,魏珂,刘新宇. Chinese Physics B. 2012(10)
[3]高k介质在新型半导体器件中的应用[J]. 黄力,黄安平,郑晓虎,肖志松,王玫. 物理学报. 2012(13)
[4]原子层淀积Al2O3薄膜的热稳定性研究[J]. 卢红亮,徐敏,丁士进,任杰,张卫. 无机材料学报. 2006(05)
[5]氮化镓微波电子学的进展[J]. 袁明文,潘静. 半导体情报. 1999(03)
博士论文
[1]氮化镓基HEMT器件高场退化效应与热学问题研究[D]. 杨丽媛.西安电子科技大学 2013
硕士论文
[1]GaN基HEMTs器件表面态及界面态研究[D]. 廖雪阳.西安电子科技大学 2013
[2]F等离子体处理增强型AlGaN/GaN HEMT的可靠性研究[D]. 郭星.西安电子科技大学 2013
[3]AlGaN/GaNHEMT的特性及抑制电流崩塌的研究[D]. 颜雨.西安科技大学 2011
[4]复合势垒高电子迁移率晶体管的研制与分析[D]. 解露.西安电子科技大学 2011
[5]AlGaN/GaN HEMT退化机制及抑制方法[D]. 李婷婷.西安电子科技大学 2011
[6]凹槽栅MOS-HEMTs器件的制备和特性分析[D]. 潘才渊.西安电子科技大学 2011
[7]增强型AlGaN/GaN槽栅HEMT器件的仿真研究[D]. 王言虹.西安电子科技大学 2010
本文编号：2950122
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