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高场应力及栅应力下AlGaN/GaN hemt器件退化研究

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物理学报 2009年第1期58卷 511-517页

作者：谷文萍郝跃张进城王冲冯倩马晓华西安电子科技大学微电子学院西安710071 宽禁带半导体材料与器件教育部重点实验室西安710071

采用不同的高场应力和栅应力对AlGaN/GaN hemt器件进行直流应力测试,实验发现:应力后器件主要参数如饱和漏电流,跨导峰值和阈值电压等均发生了明显退化,而且这些退化还是可以完全恢复的;高场应力下,器件特性的退化随高场应力偏置电压的... 详细信息

采用不同的高场应力和栅应力对AlGaN/GaN hemt器件进行直流应力测试,实验发现:应力后器件主要参数如饱和漏电流,跨导峰值和阈值电压等均发生了明显退化,而且这些退化还是可以完全恢复的;高场应力下,器件特性的退化随高场应力偏置电压的增加和应力时间的累积而增大;对于不同的栅应力,相对来说,脉冲栅应力和开态栅应力下器件特性的退化比关态栅应力下的退化大.对不同应力前后器件饱和漏电流,跨导峰值和阈值电压的分析表明,AlGaN势垒层陷阱俘获沟道热电子以及栅极电子在栅漏间电场的作用下填充虚栅中的表面态是这些不同应力下器件退化的主要原因.同时,不同栅应力下器件的退化表明,钝化只是把短时间的电流崩塌问题转化成了长时间的退化问题,它并不能从根本上完全解决AlGaN/GaN hemt的可靠性问题.

关键词： AlGaN/GaN hemt器件表面态(虚栅) 势垒层陷阱应力

^(60)Co γ射线辐射对AlGaN/GaN hemt器件的影响

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物理学报 2009年第2期58卷 1161-1165页

作者：谷文萍张进城王冲冯倩马晓华郝跃西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体材料与器件教育部重点实验室西安710071

采用60Co γ射线辐射源对非钝化保护的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(hemt)器件进行了1 Mrad(Si)的总剂量辐射,实验发现辐射累积剂量越大,器件尺寸越小,器件饱和漏电流和跨导下降越明显,同时辐射后器件栅泄漏电流明显增大,而阈值电压变... 详细信息

采用60Co γ射线辐射源对非钝化保护的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(hemt)器件进行了1 Mrad(Si)的总剂量辐射,实验发现辐射累积剂量越大,器件尺寸越小,器件饱和漏电流和跨导下降越明显,同时辐射后器件栅泄漏电流明显增大,而阈值电压变化很小.对辐射前后器件的沟道串联电阻和阈值电压变化的分析表明,辐射感生表面态负电荷的产生是造成AlGaN/GaNhemt器件电特性退化的主要原因之一.

关键词： AlGaN/GaN hemt器件 γ射线辐射表面态

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毫米波hemt器件的电路模型研究

红外与毫米波学报 1994年第4期13卷 289-294页

作者：陈晖黄香馥朱君范电子科技大学微波测试中心

提出一种在微波与毫米波段快速、精确地建立ＨＥＭＴ器件等效电路的新方法，并对ＨＥＭＴ器件的噪声模型及参数的提取方式进行了研究．给出了等效电路模型（２～６０ＧＨｚ）和噪声模型（２～２６ＧＨｚ）的数值结果．

关键词： hemt器件等效电路极高频噪声

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hemt器件质子辐射效应仿真

太赫兹科学与电子信息学报 2022年第9期20卷 922-926,933页

作者：马毛旦曹艳荣吕航航王志恒任晨张龙涛吕玲郑雪峰马晓华西安电子科技大学机电工程学院陕西西安710071 西安电子科技大学宽禁带半导体技术国家重点实验室陕西西安710071

GaN基高电子迁移率晶体管(hemt)器件具有抗高频、耐高温、大功率、抗辐射等特性,在核反应堆、宇宙探测等辐射环境中具有广阔的应用前景。借助SRIM软件仿真1.8 MeV质子辐射对不同AlGaN势垒层纵向尺寸下的常规耗尽型器件内部产生空位密度... 详细信息

GaN基高电子迁移率晶体管(hemt)器件具有抗高频、耐高温、大功率、抗辐射等特性,在核反应堆、宇宙探测等辐射环境中具有广阔的应用前景。借助SRIM软件仿真1.8 MeV质子辐射对不同AlGaN势垒层纵向尺寸下的常规耗尽型器件内部产生空位密度的影响,并观察空位密度随深度的变化规律。在最优AlGaN势垒层厚度条件下,通过仿真对比5种不同栅氧层材料的MIS-hemt器件,发现氮化铝(AlN)栅氧层材料具有相对较好的抗辐射效果。

关键词： GaN材料 hemt器件 MIS-hemt器件质子辐射仿真

^(60)Co γ射线辐照对AlGaN/GaN hemt器件直流特性的影响

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半导体技术 2008年第S1期33卷 102-104页

作者：段超谷文萍郝跃张进城西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体材料与器件教育部重点实验室西安710071

主要研究了0.2Mrad60Coγ辐照前后AlGaN/GaN hemt器件电学特性的变化,器件电学参数的退化主要表现为输出电流下降、栅泄漏电流增加、栅漏二极管的正/反向电流增大,而阈值电压几乎没有变化。这些变化是由于辐照产生的缺陷和陷阱使得2DEG... 详细信息

主要研究了0.2Mrad60Coγ辐照前后AlGaN/GaN hemt器件电学特性的变化,器件电学参数的退化主要表现为输出电流下降、栅泄漏电流增加、栅漏二极管的正/反向电流增大,而阈值电压几乎没有变化。这些变化是由于辐照产生的缺陷和陷阱使得2DEG浓度和迁移率下降,进而造成了器件的退化。

关键词： AlGaN/GaN hemt器件 γ射线辐照退化

不同高场应力下SiN钝化的AlGaN/GaN hemt器件的性能退化

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半导体技术 2008年第S1期33卷 94-97页

作者：谷文萍郝跃张进城马晓华西安电子科技大学微电子学院宽禁带半导体材料与器件教育部重点实验室西安710071

采用不同的高场应力对Si N钝化前后的Al GaN/GaN hemt器件进行直流应力测试,实验发现:应力后器件主要参数如饱和漏电流IDS,跨导峰值gm和阈值电压VTH等均发生了明显退化,而且这些退化还是可以完全恢复的。分析表明:高场应力后,在栅漏区... 详细信息

采用不同的高场应力对Si N钝化前后的Al GaN/GaN hemt器件进行直流应力测试,实验发现:应力后器件主要参数如饱和漏电流IDS,跨导峰值gm和阈值电压VTH等均发生了明显退化,而且这些退化还是可以完全恢复的。分析表明:高场应力后,在栅漏区高场作用下,表面和Al GaN势垒层的陷阱俘效应增加,使得器件参数漂移,从而导致器件电特性退化。偏置应力VDS=20V,VGS=0V后发现Si N钝化使得应力产生的IDS、退化从36%减少到了30%。这说明高场应力下,虽然Si N钝化一定程度上有助于阻挡电子陷落表面态和2DEG耗尽,但是它不能从根本上解决Al GaN/GaN hemt的高场退化问题。作者认为在钝化的基础上应当结合其他工艺方法例如帽层结构或者场板结构来改善高场下器件的退化问题。

关键词： AlGaN/GaN hemt器件表面态势垒层陷阱高场应力

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一种新型的常通型GaN hemt器件

电子器件 2018年第5期41卷 1101-1104页

作者：徐宏庆修强董耀文秦海鸿正德职业技术学院电子与信息技术系南京211106 南京航空航天大学自动化学院南京211106

对新型常通型GaN hemt器件的特性和参数进行了研究。阐述了其静态和动态特性以及电流崩塌问题。针对其动态特性,与相近定额的Si MOSFET器件(TK2Q60D)在开通、关断时间与栅源电压的关系方面进行了对比,探讨了常通型GaN hemt器件在不同输... 详细信息

对新型常通型GaN hemt器件的特性和参数进行了研究。阐述了其静态和动态特性以及电流崩塌问题。针对其动态特性,与相近定额的Si MOSFET器件(TK2Q60D)在开通、关断时间与栅源电压的关系方面进行了对比,探讨了常通型GaN hemt器件在不同输入电压和不同开关频率下的电流崩塌现象,并采用升压(Boost)电路,对常通型GaN hemt器件和Si MOSFET器件的最高工作频率能力进行了对比。实验结果表明,常通型GaN hemt器件具有更高的工作频率,且工作频率的升高不影响电流崩塌现象。

关键词：常通型 GaN hemt器件高频电流崩塌

GaN基hemt器件新型场板结构设计与工艺研究

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GaN基HEMT器件新型场板结构设计与工艺研究

作者：霍腾西安电子科技大学

学位级别：硕士

氮化镓(GaN)材料具有抗辐照能力强、更高的临界击穿场强、更小的介电常数和更好的热稳定性等优点,适用于高温、高频、大功率微波器件的制备,经过研究者不断地研究,GaN基hemt器件已经取得长足的进步,在无线、雷达、功率放大器方面的发展... 详细信息

氮化镓(GaN)材料具有抗辐照能力强、更高的临界击穿场强、更小的介电常数和更好的热稳定性等优点,适用于高温、高频、大功率微波器件的制备,经过研究者不断地研究,GaN基hemt器件已经取得长足的进步,在无线、雷达、功率放大器方面的发展中扮演非常重要的角色,但GaN基hemt器件的发展主要面临降低栅漏电流、降低噪声与改善漏极电流等性能方面的挑战和制备成本高昂的约束,限制了GaN器件应用的工作范围与商用化市场的发展,还需要在结构设计和制备工艺方面进行研究。因此,本论文通过场板技术的设计来改善击穿电压和提高器件的功率密度,并开发与CMOS工艺兼容的无金场板工艺降低器件的制备成本,实现器件电学性能的提升和制备成本的节约。本文从AlGaN/GaN异质结、器件结构、工作原理、电流崩塌、击穿电压的等器件物理出发,利用Silvaco TCAD软件的ATLAS二维仿真平台对GaN基hemt器件的新型场板结构进行了设计与性能优化的研究,并针对兼容CMOS工艺线的无金电极开发,设计了AlGaN/GaN hemts器件新型场板材料结构,以及制备工艺的开发,具有重要的应用价值。主要创新工作如下:一、基于常规Cu互联金属中添加少量Al元素能够改善金属物理特性和化学稳定性,开发了一种电子束蒸发Cu Al合金体系的无金场板材料工艺,从Cu Al合金的导电性、化学稳定性、黏附性等方面的探索,制备了Cu与Al质量比为9:1和7:3两种不同组分的Cu Al合金栅场板,结合肖特基接触机理分析了两种Cu Al栅场板结构对器件相关电学特性的影响,发现Al组分小的无法完全抑制Cu的迁移扩散和氧化,Al组分较高导致金属薄膜表面Al元素大量聚集,影响器件的可靠性。为防止Cu Al表面氧化,优化后的Cu Al(9:1,wt%)/Ti N栅场板结构在直流特性方面优于常规Ni/Au栅场板器件,但在射频特性方面还需分析研究做进一步优化;二、为了利用场板结构提高器件击穿特性的同时降低该结构引入的寄生电容,减小场板结构对器件频率特性的影响,本文设计了带有凹槽的源场板结构,利用二维仿真平台对常规源场板和新型源场板结构器件的相关电学特性进行仿真与实验验证,并优化了场板长度、钝化层厚度等相关参数,发现场板与沟道层距离越小,对沟道横向电场强度的影响越大,栅极靠漏侧边缘的电场强度减小幅度越大,器件的击穿电压显著提升。相比常规源场板结构,新型源场板改善器件频率特性的同时对击穿电压的改善更加显著。

关键词： hemt器件场板结构无金仿真击穿特性

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