高κ叠栅AlGaN/GaN MOS-HEMT器件特性研究
发布时间：2021-09-21 22:42
GaN基HEMT器件相比前两代半导体材料具有大的禁带宽度、高的击穿电场、高电子迁移率等优势,在高温、高频大功率应用领域展现出了极大的潜力,成为了近年半导体领域研究的热点。但AlGaN/Ga N HEMT器件仍存在诸如栅泄漏电流大、电流崩塌及击穿特性不理想等问题,制约了其商业化进程。为减小栅泄漏电流,MOS结构被引入到HEMT器件中。随着器件特征尺寸不断缩小,栅氧化层厚度的减小引起的量子隧穿效应已经不能忽略,导致栅泄漏电流急剧增大,通过采用高κ材料作为栅介质的GaN HMET器件具有很好的高频特性,并能减小栅泄漏电流,成为了近年发展的趋势。本文的研究课题为高κ叠栅AlGaN/GaN MOS-HEMT器件的设计和性能优化。基于ISE-TCD仿真平台建立的的器件模型,对AlGa N/Ga N MOS-HEMT器件的性能优化和耐压特性两方面内容展开研究,主要研究结果如下:1.首先研究了引入MOS结构对AlGa N/GaN HEMT器件性能的影响,并分析了不同栅介质厚度和高κ叠栅结构对器件性能的影响。结果表明,MOS结构可以减小传统肖特基栅低导通电压引起的大栅极泄漏电流,但是栅控能力出现了下降,...
【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】：74 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 Ga N器件的研究意义
1.2 AlGa N/GaN HEMT 器件的研究进展
1.3 AlGaN/GaNMOS-HEMT器件的研究意义
1.4 高耐压 AlGaN/GaN HEMT 器件的研究现状
1.5 本文研究内容
第二章 AlGaN/GaN MOS-HEMT器件的基本原理
2.1 AlGaN/GaN异质结的极化效应
2.2 AlGaN/GaN MOS-HEMT器件的工作原理
2.2.1 AlGaN/GaN MOS-HEMT器件的基本结构
2.2.2 器件的特性参数
2.2.3 叠栅结构的优势
2.3 AlGaN/Ga NMOS-HEMT器件的制备
2.3.1 AlGaN/GaN MOS-HEMT工艺流程
2.3.2 栅介质材料的制备
2.4 本章小结
第三章 高 κ 叠栅AlGaN/GaN MOS-HEMT基本特性仿真
3.1 器件仿真基础
3.1.1 TCAD工具简介
3.1.2 仿真软件ISE-TCAD及物理模型介绍
3.2 基本物理方程
3.2.1 载流子输运模型
3.2.2 载流子迁移率模型
3.2.3 其他重要物理模型
3.3 高 κ 叠栅MOS-HEMT器件特性模拟
3.3.1 MOS-HEMT器件仿真的结构
3.3.2 引入高 κ MOS结构对HEMT特性的影响
3.3.3 不同栅氧化层厚度下的HEMT特性研究
3.3.4 高 κ 叠栅结构器件的特性研究
3.4 本章小结
第四章 高 κ 叠栅AlGaN/GaN MOS-HEMT击穿特性研究
4.1 AlGaN/GaN MOS-HEMT击穿机理研究
4.1.1 HEMT器件的击穿模型
4.1.2 仿真结果分析
4.2 高 κ 叠栅HEMT击穿特性研究
4.2.1 不同栅结构的击穿特性
4.2.2 高 κ 叠栅HEMT栅漏间距对击穿特性的影响
4.2.3 Al Ga N沟道的高 κ 叠栅HEMT击穿特性研究
4.2.4 陷阱电荷对器件击穿特性的影响
4.3 高 κ 叠栅AlGaN/GaN FP-HEMT击穿特性研究
4.3.1 场板结构提高击穿特性的基本原理
4.3.2 栅场板长度的优化
4.3.3 场板钝化层厚度的优化
4.3.4 双层栅源复合场板的研究
4.4 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]High-electric-field-stress-induced degradation of SiN passivated AlGaN/GaN high electron mobility transistors[J]. 谷文萍,段焕涛,倪金玉,郝跃,张进城,冯倩,马晓华. Chinese Physics B. 2009(04)
[2]高性能1mm AlGaN/GaN功率HEMTs研制[J]. 邵刚,刘新宇,和致经,刘键,魏珂,陈晓娟,吴德馨,王晓亮,陈宏. 半导体学报. 2005(01)
博士论文
[1]高k栅介质MOS器件的特性模拟与实验研究[D]. 马飞.西安电子科技大学 2013
本文编号：3402633
【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】：74 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 Ga N器件的研究意义
1.2 AlGa N/GaN HEMT 器件的研究进展
1.3 AlGaN/GaNMOS-HEMT器件的研究意义
1.4 高耐压 AlGaN/GaN HEMT 器件的研究现状
1.5 本文研究内容
第二章 AlGaN/GaN MOS-HEMT器件的基本原理
2.1 AlGaN/GaN异质结的极化效应
2.2 AlGaN/GaN MOS-HEMT器件的工作原理
2.2.1 AlGaN/GaN MOS-HEMT器件的基本结构
2.2.2 器件的特性参数
2.2.3 叠栅结构的优势
2.3 AlGaN/Ga NMOS-HEMT器件的制备
2.3.1 AlGaN/GaN MOS-HEMT工艺流程
2.3.2 栅介质材料的制备
2.4 本章小结
第三章 高 κ 叠栅AlGaN/GaN MOS-HEMT基本特性仿真
3.1 器件仿真基础
3.1.1 TCAD工具简介
3.1.2 仿真软件ISE-TCAD及物理模型介绍
3.2 基本物理方程
3.2.1 载流子输运模型
3.2.2 载流子迁移率模型
3.2.3 其他重要物理模型
3.3 高 κ 叠栅MOS-HEMT器件特性模拟
3.3.1 MOS-HEMT器件仿真的结构
3.3.2 引入高 κ MOS结构对HEMT特性的影响
3.3.3 不同栅氧化层厚度下的HEMT特性研究
3.3.4 高 κ 叠栅结构器件的特性研究
3.4 本章小结
第四章 高 κ 叠栅AlGaN/GaN MOS-HEMT击穿特性研究
4.1 AlGaN/GaN MOS-HEMT击穿机理研究
4.1.1 HEMT器件的击穿模型
4.1.2 仿真结果分析
4.2 高 κ 叠栅HEMT击穿特性研究
4.2.1 不同栅结构的击穿特性
4.2.2 高 κ 叠栅HEMT栅漏间距对击穿特性的影响
4.2.3 Al Ga N沟道的高 κ 叠栅HEMT击穿特性研究
4.2.4 陷阱电荷对器件击穿特性的影响
4.3 高 κ 叠栅AlGaN/GaN FP-HEMT击穿特性研究
4.3.1 场板结构提高击穿特性的基本原理
4.3.2 栅场板长度的优化
4.3.3 场板钝化层厚度的优化
4.3.4 双层栅源复合场板的研究
4.4 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]High-electric-field-stress-induced degradation of SiN passivated AlGaN/GaN high electron mobility transistors[J]. 谷文萍,段焕涛,倪金玉,郝跃,张进城,冯倩,马晓华. Chinese Physics B. 2009(04)
[2]高性能1mm AlGaN/GaN功率HEMTs研制[J]. 邵刚,刘新宇,和致经,刘键,魏珂,陈晓娟,吴德馨,王晓亮,陈宏. 半导体学报. 2005(01)
博士论文
[1]高k栅介质MOS器件的特性模拟与实验研究[D]. 马飞.西安电子科技大学 2013
本文编号：3402633
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3402633.html
