AlGaN-GaN HEMT耐壓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與特性仿真研究.pdf

1、以GaN為代表的第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料，近年來(lái)因其優(yōu)良的特性（臨界擊穿電場(chǎng)高、電子飽和速率高、耐高溫、抗輻照）成為研究熱點(diǎn)，在大功率、高頻等領(lǐng)域得到快速發(fā)展。III-V族氮化合物AlGaN/GaN高遷移率晶體管（High Mobility Electron Transistors, AlGaN/GaN HEMTs）異質(zhì)結(jié)構(gòu)（Heterojunction）因極化效應(yīng)在不摻雜的情況下產(chǎn)生高濃度的高遷移率二維電子氣（2-DEG），形成導(dǎo)電溝道

2、。盡管AlGaN/GaN HEMT器件發(fā)展迅速，但到目前為止，其擊穿電壓仍然遠(yuǎn)低于其理論值。針對(duì)這一問(wèn)題，本文利用Sentaurus TCAD仿真軟件建立相應(yīng)模型，通過(guò)數(shù)值計(jì)算仿真，優(yōu)化器件電場(chǎng)分布，降低柵極邊緣的峰值電場(chǎng)，提高器件擊穿電壓。本論文對(duì)以下兩個(gè)方面進(jìn)行了研究：
　?。?）單層?xùn)沤饘賵?chǎng)板（Gate connected Field Plate）。器件采用柵場(chǎng)板結(jié)構(gòu)后可以改變溝道中的電場(chǎng)分布情況，降低第一峰值電壓，產(chǎn)生第二

3、電場(chǎng)峰值，使柵漏之間的電場(chǎng)分布更加均勻，提高器件的擊穿電壓，從105 V增大到了300 V。
　?。?）階梯AlGaN勢(shì)壘層。根據(jù)溝道2DEG濃度隨AlGaN勢(shì)壘層厚度的變化規(guī)律，設(shè)計(jì)一種帶有階梯AlGaN勢(shì)壘層的新型AlGaN/GaN HEMTs器件結(jié)構(gòu)，研究階梯長(zhǎng)度和高度對(duì)器件性能影響，取最優(yōu)值時(shí)，擊穿電壓為127.5 V，對(duì)器件擊穿電壓提升有一定的幫助。最后加入柵場(chǎng)板，得到的新結(jié)構(gòu)，其導(dǎo)通電阻為2.28 m?.cm2，擊穿電