垂直AlGaN-GaNHFETs耐壓機理與新結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、隨著科技的進步，氮化鎵（GaN）以優(yōu)異的特性在全世界范圍內(nèi)引起大量的關(guān)注和研究。本文介紹了GaN材料的特性，闡述了AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)器件的工作原理，并對影響垂直器件耐壓的關(guān)鍵參數(shù)進行了簡要的分析。此外，本文對比分析了目前垂直器件主流制作工藝存在的優(yōu)勢和缺點。在此基礎(chǔ)上，分別創(chuàng)新性提出了三種新型GaN垂直器件耐壓結(jié)構(gòu)：P型埋層結(jié)構(gòu)、復(fù)合絕緣介質(zhì)電流阻擋層結(jié)構(gòu)、電荷補償耐壓結(jié)構(gòu)，均可明顯提高器件擊穿電壓同時兼具有低導(dǎo)通電阻。
　

2、　首先，為了提高器件的擊穿電壓，緩和擊穿電壓和導(dǎo)通電阻之間的矛盾，提出了一種帶P型埋層的GaN VFET新結(jié)構(gòu)。該P型埋層能調(diào)節(jié)器件緩沖層內(nèi)部的電場分布，使得電場均勻性得到極大改善，從而能獲得更高的擊穿電壓。通過對PBL的摻雜濃度NPBL、厚度TPBL、長度LPBL、PBL層數(shù)等各關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)的全面仿真優(yōu)化研究，該新結(jié)構(gòu)器件性能大幅提升。研究結(jié)果表明，PBL埋層結(jié)構(gòu)可提高器件的耐壓50％以上，器件優(yōu)值FOM進一步接近GaN材料極限。

3、r>　　其次，為解決電流阻擋層的面臨的難題，提出了一種具有復(fù)合絕緣介質(zhì)電流阻擋層的GaN垂直結(jié)構(gòu)器件。由于不同材料之間的介電常數(shù)的差異，使得兩者間的電場不連續(xù)，利用該特性實現(xiàn)了對緩沖層中電場的調(diào)制作用，器件的擊穿電壓顯著增大。研究表明，在緩沖層為6μm時，常規(guī)GaN VFET器件的擊穿電壓僅為900 V，而采用復(fù)合絕緣介質(zhì)電流阻擋層的器件擊穿電壓可高達1744 V，且避免了器件p-GaN相關(guān)的制作難題。
　　最后，為進一步提升器件