F注入增强型AlGaN/GaN HEMTs器件及电应力可靠性研究
发布时间：2021-08-08 00:06
由于GaN化合物半导体具有宽带隙、高饱和速度和高击穿场强等优良性能,AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）在微波功率放大器和高压开关电路应用中具有很大的发展前景。由于功率开关和栅极驱动电路的设计需求,增强型AlGaN/GaN HEMT器件才开始被推广研究。通常,实现增强型AlGaN/GaN HEMT器件有若干方法,包括常规凹槽栅、超薄势垒设计、氟（F）等离子体处理和P-GaN结构等。其中F等离子体处理实现增强型器件的方法优点较多:其一,低功率处理对AlGaN势垒层造成的损伤低;其二,F离子抑制了栅泄漏电流,是一种比较可靠的制备增强型器件的方法。而可靠性是耗尽型和增强型HEMT的主要问题,特别是对于增强型HEMT,在某些应用环境下,AlGaN势垒层中F离子的稳定性关乎器件乃至整个电路的可靠性。故本文对F等离子体注入实现增强型AlGaN/GaN HEMT器件的电应力可靠性问题进行探讨研究。首先利用SRIM软件仿真了F离子注入,可以观察到F离子在复合靶材料AlGaN/GaN中的分布,提取其投影射程的标准偏差参数,然后通过Silvaco TCAD软件进行F离子注入实现增强型器件仿真,...
【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】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Ga面和N面铅锌矿结构的GaN示意图
第二章 AlGaN/GaN HEMT 器件及 F 注入实现增强型器件13图2.2 应力造成的压电极化：(a)无应力时，极化矢量之和为零；(b)晶格常数不同引起的应力，导致极化电场不平衡[52]图2.3 Ga 面极性生长的 AlGaN/GaN 异质结：(a)极化感生电荷分布；(b)能带图由于极化效应导致 AlGaN/GaN 异质结能带结构发生变化，其能带图如图 2.3（b）所示，可见在异质结处靠 GaN 一侧产生一个深且窄的电子势阱[56]。由于导带带阶，势阱中的电子局限在平面上作横向运动，故称这些受限制电子为二维电子气，正是因为势阱的作用，异质结界面的二维电子气具有很高的面密度和电子迁移率，其在横向电场作用下
13图2.3 Ga 面极性生长的 AlGaN/GaN 异质结：(a)极化感生电荷分布；(b)能带图由于极化效应导致 AlGaN/GaN 异质结能带结构发生变化，其能带图如图 2.3（b）所示，可见在异质结处靠 GaN 一侧产生一个深且窄的电子势阱[56]。由于导带带阶，势阱中的电子局限在平面上作横向运动，故称这些受限制电子为二维电子气，正是因为势阱的作用，异质结界面的二维电子气具有很高的面密度和电子迁移率，其在横向电场作用下，漂移速度很高。不考虑异质结材料掺杂，其界面处 2DEG 面密度的表达式为： pol022DEG S F Cn q E Eq d q (2-1)式中pol 为 AlGaN/GaN 异质结界面处感生的净极化电荷，q 为单位电荷量，0 为
【参考文献】：
期刊论文
[1]Low power fluorine plasma effects on electrical reliability of AlGaN/GaN high electron mobility transistor[J]. 杨凌,周小伟,马晓华,吕玲,曹艳荣,张进成,郝跃. Chinese Physics B. 2017(01)
[2]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)
[3]增强型AlGaN/GaN槽栅HEMT研制与特性分析[J]. 郝跃,王冲,倪金玉,冯倩,张进城,毛维. 中国科学（E辑:技术科学）. 2009(01)
[4]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]GaN基半导体材料与HEMT器件辐照效应研究[D]. 吕玲.西安电子科技大学 2014
本文编号：3328800
【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】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Ga面和N面铅锌矿结构的GaN示意图
第二章 AlGaN/GaN HEMT 器件及 F 注入实现增强型器件13图2.2 应力造成的压电极化：(a)无应力时，极化矢量之和为零；(b)晶格常数不同引起的应力，导致极化电场不平衡[52]图2.3 Ga 面极性生长的 AlGaN/GaN 异质结：(a)极化感生电荷分布；(b)能带图由于极化效应导致 AlGaN/GaN 异质结能带结构发生变化，其能带图如图 2.3（b）所示，可见在异质结处靠 GaN 一侧产生一个深且窄的电子势阱[56]。由于导带带阶，势阱中的电子局限在平面上作横向运动，故称这些受限制电子为二维电子气，正是因为势阱的作用，异质结界面的二维电子气具有很高的面密度和电子迁移率，其在横向电场作用下
13图2.3 Ga 面极性生长的 AlGaN/GaN 异质结：(a)极化感生电荷分布；(b)能带图由于极化效应导致 AlGaN/GaN 异质结能带结构发生变化，其能带图如图 2.3（b）所示，可见在异质结处靠 GaN 一侧产生一个深且窄的电子势阱[56]。由于导带带阶，势阱中的电子局限在平面上作横向运动，故称这些受限制电子为二维电子气，正是因为势阱的作用，异质结界面的二维电子气具有很高的面密度和电子迁移率，其在横向电场作用下，漂移速度很高。不考虑异质结材料掺杂，其界面处 2DEG 面密度的表达式为： pol022DEG S F Cn q E Eq d q (2-1)式中pol 为 AlGaN/GaN 异质结界面处感生的净极化电荷，q 为单位电荷量，0 为
【参考文献】：
期刊论文
[1]Low power fluorine plasma effects on electrical reliability of AlGaN/GaN high electron mobility transistor[J]. 杨凌,周小伟,马晓华,吕玲,曹艳荣,张进成,郝跃. Chinese Physics B. 2017(01)
[2]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)
[3]增强型AlGaN/GaN槽栅HEMT研制与特性分析[J]. 郝跃,王冲,倪金玉,冯倩,张进城,毛维. 中国科学（E辑:技术科学）. 2009(01)
[4]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]GaN基半导体材料与HEMT器件辐照效应研究[D]. 吕玲.西安电子科技大学 2014
本文编号：3328800
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3328800.html
