AlGaN/GaN HEMTs器件的结构设计与可靠性研究
发布时间：2021-07-07 15:54
氮化镓（GaN）作为一种新型半导体材料,具有禁带宽度大（3.39eV）、击穿电场强度高（～3.0MV/cm）和电子迁移率高（800～1700cm2/Vs）等特点,在功率半导体器件领域得到了极大的关注。而由GaN材料构成的AlGaN/GaN高迁移率晶体管（HEMTs）同样在禁带宽度、电子迁移率和击穿电压上具有优势。同时由于该器件的AlGaN/GaN异质结界面会形成二维电子气（2DEGs）,浓度可高达1×1013cm-2,因而AlGaN/GaN HEMTs器件可以输出较大的电流,结合器件高的耐压能力,因此它有较大的输出功率。AlGaN/GaN HEMTs在高频高功率场合下被广泛应用。然而AlGaN/GaN HEMTs器件仍然存在一些未解决的问题,也是横向器件固有的问题,例如如何进一步优化器件的表面电场,以提高器件的优值,即在较小的比导通电阻的情况下获得较高的耐压。同时还应考虑在高频、高压大电流应用场合下器件的可靠性问题等。本文针对这些问题对AlGaN/GaN HEMTs器件的结构设计与可靠性进行了研究,主要内容为：1.提出了一种提高器件耐压能力的方法,即在衬底靠近器件漏极的区域,进行一种与...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
图目录
第1章 绪论
1.1 AlGaN/GaN HEMTs作为功率开关的优势
1.2 AlGaN/GaN HEMTs器件优化及可靠性提高的研究现状
1.2.1 过渡层(Buffer Layer)的改进
1.2.2 AlGaN/GaN异质层结构的改进
1.2.3 常通型(D-mode)AlGaN/GaN HEMTs的优化
1.2.4 优化表面电场抑制Current Collapse现象
1.3 本论文的主要工作和创新点
1.3.1 本论文主要工作
1.3.2 本论文创新点
1.4 本论文组织结构
第2章 基本理论
2.1 AlGaN/GaN HEMTs结构与AlGaN/GaN异质结
2.1.1 AlGaN/GaN HEMTs基本结构
2.1.2 极化效应与二维电子气
2.1.3 碰撞电离效应
2.2 横向功率器件表面电场的优化(横向结终端技术)
2.2.1 场限环技术(FLR)
2.2.2 场板技术(FP)
2.2.3 横向变掺杂技术(VLD)
2.3 陷阱的形成与器件性能的退化
2.4 本章小结
第3章 AlGaN/GaN HEMTs的器件仿真
3.1 带有源场板结构的AlGaN/GaN HEMTs器件仿真建模
3.1.1 仿真原理
3.1.2 工艺仿真软件介绍
3.1.3 仿真方案设计
3.2 带有源场板结构的AlGaN/GaN HEMTs器件仿真
3.2.1 传统结构的AlGaN/GaN HEMTs器件耐压仿真
3.2.2 改进结构的AlGaN/GaN HEMTs器件耐压仿真
3.2.3 仿真验证AlGaN/GaN HEMTs器件改进结构的优势
3.2.4 仿真结论
3.3 本章小结
第4章 带有场板结构的AlGaN/GaN HEMTs可靠性测试
4.1 可靠性测试方法及PWM测试原理
4.2 带有场板结构的AlGaN/GaN HEMTs可靠性测试平台搭建
4.2.1 待测AlGaN/GaN HEMTs器件介绍
4.2.2 测试使用实验设备
4.2.3 PWM测试平台搭建
4.3 带有场板结构的AlGaN/GaN HEMTs可靠性测试结果及分析
4.3.1 PWM测试结果
4.3.2 PWM测试实验数据分析
4.4 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 结论
5.2 研究展望
参考文献
硕士期间参与的项目与发表和录用的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]AlGaN/GaN HEMT器件直流扫描电流崩塌机理及其物理模型[J]. 郝跃,韩新伟,张进城,张金凤. 物理学报. 2006(07)
[2]GaN基HEMT场板结构研究进展[J]. 默江辉,蔡树军. 半导体技术. 2006(06)
[3]GaN——第三代半导体的曙光[J]. 梁春广,张冀. 半导体学报. 1999(02)
[4]有场限环和横向变掺杂的平面结二极管电场分布的二维数值分析[J]. 曾军,李肇基,陈星弼. 电子学报. 1992(05)
[5]场限环的简单理论[J]. 陈星弼. 电子学报. 1988(03)
博士论文
[1]横向高压DMOS体内场优化与新结构[D]. 成建兵.电子科技大学 2009
硕士论文
[1]GaN材料的极化特性研究[D]. 杜坤.西安电子科技大学 2011
本文编号：3269920
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
图目录
第1章 绪论
1.1 AlGaN/GaN HEMTs作为功率开关的优势
1.2 AlGaN/GaN HEMTs器件优化及可靠性提高的研究现状
1.2.1 过渡层(Buffer Layer)的改进
1.2.2 AlGaN/GaN异质层结构的改进
1.2.3 常通型(D-mode)AlGaN/GaN HEMTs的优化
1.2.4 优化表面电场抑制Current Collapse现象
1.3 本论文的主要工作和创新点
1.3.1 本论文主要工作
1.3.2 本论文创新点
1.4 本论文组织结构
第2章 基本理论
2.1 AlGaN/GaN HEMTs结构与AlGaN/GaN异质结
2.1.1 AlGaN/GaN HEMTs基本结构
2.1.2 极化效应与二维电子气
2.1.3 碰撞电离效应
2.2 横向功率器件表面电场的优化(横向结终端技术)
2.2.1 场限环技术(FLR)
2.2.2 场板技术(FP)
2.2.3 横向变掺杂技术(VLD)
2.3 陷阱的形成与器件性能的退化
2.4 本章小结
第3章 AlGaN/GaN HEMTs的器件仿真
3.1 带有源场板结构的AlGaN/GaN HEMTs器件仿真建模
3.1.1 仿真原理
3.1.2 工艺仿真软件介绍
3.1.3 仿真方案设计
3.2 带有源场板结构的AlGaN/GaN HEMTs器件仿真
3.2.1 传统结构的AlGaN/GaN HEMTs器件耐压仿真
3.2.2 改进结构的AlGaN/GaN HEMTs器件耐压仿真
3.2.3 仿真验证AlGaN/GaN HEMTs器件改进结构的优势
3.2.4 仿真结论
3.3 本章小结
第4章 带有场板结构的AlGaN/GaN HEMTs可靠性测试
4.1 可靠性测试方法及PWM测试原理
4.2 带有场板结构的AlGaN/GaN HEMTs可靠性测试平台搭建
4.2.1 待测AlGaN/GaN HEMTs器件介绍
4.2.2 测试使用实验设备
4.2.3 PWM测试平台搭建
4.3 带有场板结构的AlGaN/GaN HEMTs可靠性测试结果及分析
4.3.1 PWM测试结果
4.3.2 PWM测试实验数据分析
4.4 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 结论
5.2 研究展望
参考文献
硕士期间参与的项目与发表和录用的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]AlGaN/GaN HEMT器件直流扫描电流崩塌机理及其物理模型[J]. 郝跃,韩新伟,张进城,张金凤. 物理学报. 2006(07)
[2]GaN基HEMT场板结构研究进展[J]. 默江辉,蔡树军. 半导体技术. 2006(06)
[3]GaN——第三代半导体的曙光[J]. 梁春广,张冀. 半导体学报. 1999(02)
[4]有场限环和横向变掺杂的平面结二极管电场分布的二维数值分析[J]. 曾军,李肇基,陈星弼. 电子学报. 1992(05)
[5]场限环的简单理论[J]. 陈星弼. 电子学报. 1988(03)
博士论文
[1]横向高压DMOS体内场优化与新结构[D]. 成建兵.电子科技大学 2009
硕士论文
[1]GaN材料的极化特性研究[D]. 杜坤.西安电子科技大学 2011
本文编号：3269920
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3269920.html
