凹槽柵AlGaN-GaN MOS-HEMT器件特性研究.pdf

1、本文重點(diǎn)研究了凹槽柵AlGaN/GaN MOS HEMT的電流-電壓特性和電容-電壓特性，以及對(duì)其界面態(tài)等進(jìn)行了分析。
　　首先，利用Silvaco TCAD半導(dǎo)體器件和工藝仿真工具，設(shè)計(jì)凹槽柵MOS HEMT的結(jié)構(gòu)，并通過逐步仿真，確定了槽柵MOS HEMT的具體結(jié)構(gòu)參數(shù)和陷阱摻雜，從而實(shí)現(xiàn)了增強(qiáng)型器件的仿真結(jié)果，并與常規(guī)器件進(jìn)行了特性的對(duì)比仿真和分析。
　　其次，利用Keithley4200scs精密半導(dǎo)體分析儀，對(duì)槽柵

2、MOS HEMT和常規(guī)器件進(jìn)行基本特性的測(cè)試和分析，發(fā)現(xiàn)凹槽柵MOS HEMT的輸出電流比常規(guī)HEMT更大，對(duì)柵極的刻蝕有利于閾值電壓正向漂移，前者具有更好的柵泄漏電流的抑制能力，但跨導(dǎo)相對(duì)常規(guī)HEMT更小，發(fā)現(xiàn)隨著MOS HEMT的柵極刻蝕深度的增加，器件的亞閾值特性、輸出特性增強(qiáng)。并大致估算出不同刻蝕深度MOS HEMT的Al2O3/AlGaN界面態(tài)密度。
　　然后，通過獨(dú)立的溝道熱電子注入和柵極電子注入應(yīng)力實(shí)驗(yàn)和分析，發(fā)現(xiàn)在

3、柵極電子注入條件下，強(qiáng)電場(chǎng)下的柵極電子也能進(jìn)入溝道，影響二維電子氣的密度。提出了柵介質(zhì)/勢(shì)壘層間界面陷阱俘獲來自溝道的熱電子或者柵極注入的電子形成負(fù)電荷層而導(dǎo)致的退化機(jī)理。并利用新建立的溝道熱電子注入和柵極電子注入兩種退化模型，解釋了凹槽柵MOS HEMT在開態(tài)和關(guān)態(tài)應(yīng)力下的退化現(xiàn)象。
　　利用電導(dǎo)法，根據(jù)MOS HEMT的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析了器件的AlGaN/GaN界面態(tài)信息，發(fā)現(xiàn)和常規(guī) HEMT相比，刻蝕后的電容內(nèi)部起作用的陷阱不

4、止一種，這是后者的Al2O3/AlGaN間界面陷阱作用導(dǎo)致的。分析不同刻蝕深度MOS HEMT電容的異質(zhì)結(jié)界面態(tài)，發(fā)現(xiàn)刻蝕深度越大，界面態(tài)密度有增大的趨勢(shì)，但陷阱能級(jí)并沒有發(fā)生明顯變化，說明并沒有引入其他級(jí)別的陷阱。
　　最后，通過直流柵電壓應(yīng)力實(shí)驗(yàn)，分析應(yīng)力前后MOS HEMT電容界面態(tài)的變化，發(fā)現(xiàn)正柵壓應(yīng)力后，電容界面陷阱密度下降是因?yàn)椴糠窒葳迥芗?jí)變淺，而負(fù)柵壓應(yīng)力后的界面陷阱密度下降則是因?yàn)椴糠窒葳迥芗?jí)加深造成的，但所有陷阱