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在能源分配系统中,功率半导体器件占据着至关重要的角色。经过几十年的发展,Si基器件的性能已经接近其理论极限,尤其是在当前能源愈趋紧张的背景下发展半导体材料性能更优的功率器件势在必行。GaN作为第三代半导体材料,因其具有禁带宽度大,临界击穿电场高和电子迁移率大等优点,在射频和功率器件领域具有广阔的应用前景,获得了国内外的广泛关注。增强型器件因其具有失效保护(fail-safe)功能和能够简化驱动电路设计难度而成为功率应用领域的必然之选。然而AlGaN/GaN异质结固有极化效应产生的二维电子气使得增强型器件一直是GaN领域的研究难点和热点。Si基GaN器件因其具有低成本和硅工艺兼容的优势使其成为了GaN领域的研究热潮。本文通过仿真和实验研究了Si基AlGaN/GaN增强型MIS-HFET阈值电压调制技术,主要内容包括:(1)通过仿真研究了栅槽刻蚀深度,栅介质,栅金属功函数和介质/半导体界面正的固定电荷对增强型MIS-HFET阈值电压的调制作用。仿真显示,随着栅凹槽深度的增大,器件阈值电压增大,跨导增大;随着栅介质厚度的增加,阈值电压增大,但跨导减小,随着栅介质材料介电常数的增加,阈值电压减小,跨导增大;随着金属功函数增大,阈值电压增大,跨导不受影响。(2)通过实验采用新型低损伤混合刻蚀技术,研究了栅槽刻蚀深度对增强型MIS-HFET阈值电压的调控作用。实验表明随着刻蚀深度的增加,阈值电压增大但跨导和饱和电流减小。通过栅槽部分刻蚀,剩余的1.5nm势垒层有效的减小了栅槽刻蚀带来的损伤和界面态对沟道电子的散射,制备出了阈值电压1.5V,饱和电流大于690mA/mm,功率优值大于620 MW/cm-2的增强型MIS-HFET器件。(3)通过界面电荷工程,研究了Al2O3/GaN界面的正的固定电荷对增强型MIS-HFET阈值电压的影响。因在GaN材料表面ALD生长Al2O3时,O原子容易替代Ga-N键中的N原子使其显正电特性且栅槽刻蚀的时候会产生显正电特性的Ga悬挂键,从而使Al2O3/GaN界面存在大量的正的固定电荷,在N2氛围中栅金属后退火(PGA)和栅介质后退火(PDA),恢复了原始了Ga-N键,有效的减少了Al2O3/GaN界面的正的固定电荷,使增强型MIS-HFET器件阈值电压显著的正向漂移,从而制备出了阈值电压高达7.6V,饱和电流大于350mA/mm的增强型器件。