基于AlGaN/GaN异质结的ESD防护器件研究

发布时间：2022-02-24 18:22

　　由于GaN材料在高温、光电子、大功率、微波射频等领域表现出诸多的优势,GaN半导体技术在近20多年得到了快速发展。特别是GaN材料外延技术的发展,让GaN基器件得到了飞速发展。AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEM T）因具有高的击穿电场与优秀的电子传输特性,而在微波射频与大功率领域具有广阔的应用前景。虽然GaN基HEMT具有很高的击穿电场,但对GaN基器件的现有静电放电（ESD）测试表明,GaN基HEMT也易受到ESD的危害。针对此问题,本文在对AlGaN/GaN HEMT的原理进行研究的基础上,旨在探索一种能在AlGaN/GaN HEMT中集成且工艺兼容性好,电压控制灵活的GaN基ESD防护器件。本文主要的研究工作与成果为以下几点：1、分析了AlGaN/GaN HEMT的极化效应和二维电子气以及器件的工作原理。研究了短沟道单栅GaN基器件的栅极沟道能带与漏端电压以及栅极长度的关系,以及阈值电压漂移的现象。研究了利用GaN短沟道效应实现器件工作。2、分析研究了TCAD-Sentaurus器件仿真软件对AlGaN/GaN HEMTs的仿真物理模型,以及分析了静电放电的模型。3、研... 

【文章来源】：西南交通大学四川省211工程院校教育部直属院校

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的研究背景和意义
    1.2 异质结器件的ESD研究现状
    1.3 课题研究内容及论文结构
第2章 GaN基器件模型与ESD相关理论
    2.1 GaN基HEMT原理
        2.1.1 GaN材料的极化效应
        2.1.2 GaN基器件二维电子产生机理
        2.1.3 GaN基HEMT的阈值电压
        2.1.4 GaN基高电子迁移率晶体管的电压-电流特性
    2.2 GaN基器件的仿真模型
    2.3 ESD放电模型
        2.3.1 人体放电模型
        2.3.2 机器放电模型
        2.3.3 器件充电模型
    2.4 本章小结
第3章 单向GaN基ESD防护器件研究与仿真
    3.1 单向GaN基ESD防护器件的结构与原理
    3.2 器件的仿真与结果讨论
        3.2.1 阳极面积对器件特性的影响
        3.2.2 阳极与阴极间距对器件特性的影响
        3.2.3 不同AlGaN势垒层Al组分对器件导通特性的影响
    3.3 本章小结
第4章 双向AlGaN/GaN ESD防护器件器件
    4.1 器件结构与工作原理
        4.1.1 GaN基器件的短沟道效应
        4.1.2 双向AlGaN/GaN ESD防护器件的结构与原理
    4.2 仿真结果与讨论
        4.2.1 AlGaN/GaN HEMT常关沟道的实现
        4.2.2 双向AlGaN/GaN ESD防护器件的仿真与讨论
    4.3 本章小结
第5章 总结与展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]AlGaN/GaN SBD的正向导通特性研究[J]. 孙晓,郭伟玲,徐儒,朱彦旭,孙捷,陈艳芳,李松宇,邹德恕.  固体电子学研究与进展. 2015(05)
[2]CMOS工艺中GG-NMOS结构ESD保护电路设计[J]. 杜鸣,郝跃,朱志炜.  半导体学报. 2005(08)
[3]CMOS集成电路的ESD设计技术[J]. 于宗光.  电子产品可靠性与环境试验. 2001(02)



本文编号：3643273