凹槽栅型GaN HEMT器件的研制

发布时间：2021-06-10 17:00

　　功率器件是电力转换的重要部件,其性能是影响电力转换效率的关键因素。发展了将近60年的硅基功率器件已经无法满足人们日益增长的性能需求,因此,亟需找到一种新的半导体材料来取代硅。氮化镓（GaN）具有禁带宽度大、电子饱和速度大、临界击穿电场高等优异的性能,被视为最佳的继承者。基于GaN半导体材料的高电子迁移率晶体管（HEMT）是一种异质结器件,能够在高压、高频、高温等更为恶劣环境下工作,被汽车电子、电力供应、轨道交通、航空航天以及武器装备等重要领域所青睐。由于极化效应的存在,常规AlGaN/GaN HEMT是一种常开型器件,考虑到驱动电路复杂性以及系统可靠性等方面的影响,开发出一种增强型GaN HEMT器件是非常有必要的,本次实验采用凹槽栅技术实现增强型Al₂O₃/AlGaN/GaN MIS-HEMT器件,该技术是利用栅槽的刻蚀深度,对阈值电压进行调控,是一种简单高效的实现增强型器件的方式,但栅槽刻蚀带来的损伤以及界面态会严重影响器件的性能,因此,如何开发出一种高效高质量的栅槽刻蚀技术成为了研究重点。首先,本文在前期的工作基础上,进一步通过实验的方... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文架构和主要内容
第二章 GaN器件物理基础
    2.1 AlGaN/GaN异质结特性
        2.1.1 GaN的晶体结构
        2.1.2 AlGaN/GaN异质结的极化效应
        2.1.3 AlGaN/GaN异质结中的2DEG
    2.2 AlGaN/GaN HEMT器件物理
        2.2.1 常规Ga N HEMT器件工作原理
        2.2.2 GaN HEMT器件击穿机理
    2.3 GaN HEMT器件增强型技术
        2.3.1 p-cap技术
        2.3.2 Cascode级联技术
        2.3.3 栅极氟离子注入技术
        2.3.4 薄势垒技术
        2.3.5 凹槽栅技术
    2.4 本章小结
第三章 凹槽栅增强型Ga N HEMT器件制备工艺研究
    3.1 常规Ga N HEMT器件的基本制备工艺
        3.1.1 清洗与光刻
        3.1.2 器件表面钝化
        3.1.3 器件隔离
        3.1.4 栅极肖特基金属
        3.1.5 绝缘栅介质
    3.2 GaN HEMT器件中的欧姆接触
        3.2.1 欧姆接触设计原则
        3.2.2 欧姆接触性能测试
        3.2.3 欧姆接触性能优化
    3.3 凹槽栅刻蚀工艺研究
        3.3.1 ICP干法刻蚀技术
        3.3.2 高温热氧化湿法刻蚀技术
        3.3.3 两步法刻蚀技术
    3.4 凹槽栅型Ga N HEMT器件的工艺流程
    3.5 本章小结
第四章 凹槽栅增强型Ga N HEMT器件的研制与测试
    4.1 凹槽栅增强型AlGaN/GaN MIS-HEMT器件的研制
        4.1.1 器件结构
        4.1.2 器件制备
    4.2 凹槽栅增强型AlGaN/GaN MIS-HEMT器件的测试与分析
        4.2.1 导通特性
        4.2.2 关态特性
    4.3 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]自支撑衬底n-GaN肖特基接触的电流输运机制研究[J]. 牟文杰,赵琳娜,翟阳,朱培敏,陈雷雷,闫大为,顾晓峰.  固体电子学研究与进展. 2017(03)
[2]第三代半导体GaN功率开关器件的发展现状及面临的挑战[J]. 何亮,刘扬.  电源学报. 2016(04)
[3]Influence of dry-etching damage on the electrical properties of an AlGaN/GaN Schottky barrier diode with recessed anode[J]. 钟健,姚尧,郑越,杨帆,倪毅强,贺致远,沈震,周桂林,周德秋,吴志盛,张伯君,刘扬.  Chinese Physics B. 2015(09)
[4]第3代半导体电力电子功率器件和产业发展趋势[J]. 何志.  新材料产业. 2014(03)
[5]氮化镓功率半导体器件技术[J]. 张波,陈万军,邓小川,汪志刚,李肇基.  固体电子学研究与进展. 2010(01)
[6]GaN高电子迁移率晶体管的研究进展[J]. 张金风,郝跃.  电力电子技术. 2008(12)
[7]传输线模型测量Au/Ti/p型金刚石薄膜的欧姆接触电阻率[J]. 王印月,甄聪棉,龚恒翔,阎志军,王亚凡,刘雪芹,杨映虎,何山虎.  物理学报. 2000(07)



本文编号：3222775