论文部分内容阅读
增强型p-GaN栅高电子迁移率晶体管(HEMT)由于其优异的器件性能和可靠性成为了第一代商用的GaN功率开关器件,可广泛应用于消费电子、电动汽车等领域。采用H等离子体处理制备的高阻盖帽层HEMT(HRCL-HEMT)器件是一种p-GaN栅HEMT器件,击穿电压高,电流崩塌小。目前,p-GaN栅HEMT器件的栅极可靠性成为了学术界和产业界关注的焦点。因此,本论文围绕HRCL-HEMT器件展开,研究其栅极漏电、正向击穿特性,主要的内容如下:1.HRCL-HEMT器件栅极漏电研究。通过变温电流-电压(IG-VG)测试研究了Pd/Au和Ti/Au栅金属器件的栅极漏电,研究发现:当栅极承受反向偏压或正向低偏压时,器件的栅极漏电均由表面漏电主导,其机理为二维变程跳跃(2D-VRH);当栅极承受正向高偏压时,栅极金属对栅极漏电有显著影响,Pd/Au和Ti/Au栅金属器件主导的漏电机理分别是热场发射(TFE)和Poole-Frenkel发射(PFE)。2.HRCL-HEMT器件栅极正向击穿研究。通过栅极正向变温击穿、台阶应力和随时间失效(TTF)测试研究Pd/Au、Ti/Au和Ni/Au栅金属器件的栅极正向击穿特性,研究发现:Pd/Au和Ti/Au栅金属器件在栅极台阶应力下分别表现出“电流驱动型”和“电场驱动型”退化,Ni/Au栅金属器件在栅极变温击穿测试中,击穿电压随温度升高而增大,表现出雪崩击穿特性。此外,在TTF测试中,Ni/Au和Ti/Au栅金属器件栅极寿命均服从威布尔(Weibull)分布,且与初始栅极漏电负相关。3.AlBN介质初步研究。上述研究发现栅极漏电影响HRCL-HEMT器件的性能,因此需要寻找合适的介质材料来改善栅极漏电。AlN可以与GaN形成高质量的界面,但是其绝缘性不好,在AlN中掺入B可以提高其绝缘性。通过脉冲激光沉积(PLD)成功得到AlBN材料,并将AlBN作为介质层制备了MIS-HEMT器件,通过IG-VG和电容-电压(C-V)测试发现:AlBN MIS-HEMT器件的性能与常规HEMT器件基本相同,AlBN介质有待进一步研究。