氮化镓HEMT结构肖特基二极管机理及E/D模集成电路研究
发布时间：2021-01-28 18:29
第三代半导体材料的代表GaN因为其宽带隙、高饱和电子速度、高击穿场强和耐高温抗辐照等特性已经成为当前半导体研究领域的热点。目前的研究工作已经在GaN基E/D模数字电路中广泛开展,基本数字门电路在增强器器件发展的基础上已经成功设计和制备。而作为集成电路中另一个重要的组成部分的肖特基二极管可以实现限流、限压、反向阻断、电平转换等功能。同时肖特基二极管也是HEMT器件的关键组成部分,肖特基二极管特性对HEMT器件的性能、可靠性有很大影响。因此对HEMT结构肖特基二极管的研究至关重要。在此背景下,本文对Ni-AlGaN/GaN肖特基接触特性和机理进行了深入系统的研究,设计和制备了以肖特基二极管作为关键器件的电平转换电路及SRAM单元电路。本文在第二章中设计并制备新型增强型HEMT器件。采用用8 nm超薄AlGaN势垒层结构和N2O等离子体处理工艺,成功制备了AlGaN/Ga N增强型HEMT器件。增强型器件的阈值电压最高可达0.86 V,最大跨导为330 mS/mm。器件的脉冲测试表明,N2O等离子体处理并未对器件的栅下区域造成严重损伤。在高温PECVD腔体内进行的N2O等离子处理工艺对栅下区...
【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】：155 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
Si基器件的材料局限性和GaN材料优势[1]1996KhanAlGaN/GaNHEMT10nm
且通过快速退火形成良好欧姆接触作为源极和漏极，即形成了最基本的AlGaN/GaN HEMT器件，如图2.4所示。AlGaN/GaN异质结的界面处由于极化效应感生了高密度的2DEG。在漏极和源极间加上电压，沟道的准自由电荷从源极流向漏极便形成电流，通过栅极金属控制栅下区域的2DEG浓度，便可实现对源漏电流的控制。
将耗尽型器件转变为增强型器件。2.2.1 器件工艺设计和制备图2.6 N2O等离子体处理AlGaN/GaN增强型HEMT的工艺实现和剖面图设计的AlGaN/GaN增强型HEMT所使用的外延材料从下到上为2英寸蓝宝石衬底，1.6 um GaN缓冲层，1.2 nmAlN成核层，非故意掺杂的5 nmAlGaN势垒层（Al摩尔组分为0.33），和1.8nm的GaN帽层。不同于之前报道的使用RIE系统进行N2O等离子处理[44]，我们实验中使用PECVD系统进行N2O等离子体处理以减小射频处理的功率，这样便能避免过处理造成的损伤。而且，PECVD能够提高工艺进行时的温度，能提高等离子体的活性，这对于器件的栅极处理时间是有利的。图2.6画出了N2O等离子体处理AlGaN/GaN增强型HEMT的工艺实现方法和
【参考文献】：
期刊论文
[1]Degradation mechanism of enhancement-mode AlGaN/GaN HEMTs using fluorine ion implantation under the on-state gate overdrive stress[J]. 孙伟伟,郑雪峰,范爽,王冲,杜鸣,张凯,陈伟伟,曹艳荣,毛维,马晓华,张进成,郝跃. Chinese Physics B. 2015(01)
[2]Monolithically integrated enhancement/depletion-mode AlGaN/GaN HEMT D flip-flop using fluorine plasma treatment[J]. 谢元斌,全思,马晓华,张进城,李青民,郝跃. 半导体学报. 2011(06)
[3]Enhancement-mode AlGaN/GaN high electronic mobility transistors with thin barrier[J]. 马晓华,于惠游,全思,杨丽媛,潘才渊,杨凌,王昊,张进成,郝跃. Chinese Physics B. 2011(02)
[4]Investigation of AlGaN/GaN fluorine plasma treatment enhancement-mode high electronic mobility transistors by frequency-dependent capacitance and conductance analysis[J]. 全思,郝跃,马晓华,于惠游. Chinese Physics B. 2011(01)
[5]GaN——第三代半导体的曙光[J]. 梁春广,张冀. 半导体学报. 1999(02)
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
本文编号：3005471
【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】：155 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
Si基器件的材料局限性和GaN材料优势[1]1996KhanAlGaN/GaNHEMT10nm
且通过快速退火形成良好欧姆接触作为源极和漏极，即形成了最基本的AlGaN/GaN HEMT器件，如图2.4所示。AlGaN/GaN异质结的界面处由于极化效应感生了高密度的2DEG。在漏极和源极间加上电压，沟道的准自由电荷从源极流向漏极便形成电流，通过栅极金属控制栅下区域的2DEG浓度，便可实现对源漏电流的控制。
将耗尽型器件转变为增强型器件。2.2.1 器件工艺设计和制备图2.6 N2O等离子体处理AlGaN/GaN增强型HEMT的工艺实现和剖面图设计的AlGaN/GaN增强型HEMT所使用的外延材料从下到上为2英寸蓝宝石衬底，1.6 um GaN缓冲层，1.2 nmAlN成核层，非故意掺杂的5 nmAlGaN势垒层（Al摩尔组分为0.33），和1.8nm的GaN帽层。不同于之前报道的使用RIE系统进行N2O等离子处理[44]，我们实验中使用PECVD系统进行N2O等离子体处理以减小射频处理的功率，这样便能避免过处理造成的损伤。而且，PECVD能够提高工艺进行时的温度，能提高等离子体的活性，这对于器件的栅极处理时间是有利的。图2.6画出了N2O等离子体处理AlGaN/GaN增强型HEMT的工艺实现方法和
【参考文献】：
期刊论文
[1]Degradation mechanism of enhancement-mode AlGaN/GaN HEMTs using fluorine ion implantation under the on-state gate overdrive stress[J]. 孙伟伟,郑雪峰,范爽,王冲,杜鸣,张凯,陈伟伟,曹艳荣,毛维,马晓华,张进成,郝跃. Chinese Physics B. 2015(01)
[2]Monolithically integrated enhancement/depletion-mode AlGaN/GaN HEMT D flip-flop using fluorine plasma treatment[J]. 谢元斌,全思,马晓华,张进城,李青民,郝跃. 半导体学报. 2011(06)
[3]Enhancement-mode AlGaN/GaN high electronic mobility transistors with thin barrier[J]. 马晓华,于惠游,全思,杨丽媛,潘才渊,杨凌,王昊,张进成,郝跃. Chinese Physics B. 2011(02)
[4]Investigation of AlGaN/GaN fluorine plasma treatment enhancement-mode high electronic mobility transistors by frequency-dependent capacitance and conductance analysis[J]. 全思,郝跃,马晓华,于惠游. Chinese Physics B. 2011(01)
[5]GaN——第三代半导体的曙光[J]. 梁春广,张冀. 半导体学报. 1999(02)
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
本文编号：3005471
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3005471.html
