薄勢(shì)壘F注入AlGaN-GaN HEMT器件特性研究.pdf

1、AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)是GaN高電子遷移率晶體管（HEMT）的主流結(jié)構(gòu)，它是以AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)材料為基礎(chǔ)制造成的GaN基器件，具有高跨導(dǎo)、高飽和電流以及高截止頻率等特性，因此在微波大功率工作環(huán)境下?lián)碛辛己玫那熬啊ｋS著數(shù)字和開關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展，增強(qiáng)型器件的應(yīng)用愈發(fā)廣泛而重要。本文主要針對(duì)薄勢(shì)壘F注入AlGaN/GaN HEMT器件的特性進(jìn)行研究：
　　首先，借助Silvaco TCAD數(shù)值仿真工具研究AlGaN/GaN HEM

2、T器件參數(shù)變化對(duì)器件特性的影響，發(fā)現(xiàn)較薄的勢(shì)壘層結(jié)構(gòu)可以提高器件閾值電壓，另外較小的Al組分也可以實(shí)現(xiàn)閾值電壓的正向移動(dòng)。模擬F等離子體注入工藝，在柵下AlGaN勢(shì)壘層形成F離子注入?yún)^(qū)，改變注入功率的大小實(shí)現(xiàn)HEMT器件的增強(qiáng)。模擬電流崩塌問題，發(fā)現(xiàn)應(yīng)力后薄勢(shì)壘F注入HEMT器件的漏電流下降了7.8％，這可能是F注入工藝在勢(shì)壘層中產(chǎn)生新的陷阱而引起的電流崩塌；改變場(chǎng)板的長度和鈍化層厚度，研究F注入器件的擊穿問題，發(fā)現(xiàn)減小鈍化層厚度可以增

3、大F注入器件的擊穿電壓。
　　然后，制備薄勢(shì)壘F注入HEMT器件，包括F注入工藝為（80W，120s）的耗盡型器件和F注入條件為（130W，120s）增強(qiáng)型HEMT器件，利用Keithley4200scs精密半導(dǎo)體分析儀進(jìn)行器件特性測(cè)試，比較不同F(xiàn)注入功率對(duì)器件特性的影響，發(fā)現(xiàn)常規(guī)型HEMT器件的閾值電壓為-2.9V，F(xiàn)注入功率為80W的器件閾值電壓為-0.6V， F注入功率為130W的器件閾值電壓為+0.4V，隨著F注入功率的增

4、加器件閾值電壓正向移動(dòng)，相比于常規(guī)器件柵漏電流也有所降低。
　　其次，對(duì)F注入器件施加電應(yīng)力以研究器件特性的變化，在1000s關(guān)態(tài)應(yīng)力作用下，發(fā)現(xiàn)（80W，120s）的F注入器件特性退化嚴(yán)重，閾值電壓嚴(yán)重負(fù)漂，而在開態(tài)應(yīng)力作用下，常規(guī)型器件和F注入器件的閾值電壓均未發(fā)生較明顯的改變，其原因可能是不同應(yīng)力下器件內(nèi)部電場(chǎng)方向不同造成的，對(duì)于（80W，120s）的F注入工藝可能在勢(shì)壘層引入的F離子并不穩(wěn)定，在關(guān)態(tài)應(yīng)力下不穩(wěn)定的F離子受電