毫米波AlGaN-GaN HEMT短溝道效應(yīng)與結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、毫米波AlGaN/GaN HEMT器件在高頻、大功率、高溫和抗輻照等方面的優(yōu)異表現(xiàn)使它在國防工業(yè)和日常生活中有著越來越廣泛的應(yīng)用。為了提高毫米波AlGaN/GaN HEMT器件的工作頻率，必須提高器件的電流增益截止頻率（fT）和最高振蕩頻率（fmax），縮短器件柵長是提高器件fT和fmax的重要措施，然而當(dāng)柵長縮短到納米尺度時短溝道效應(yīng)將嚴(yán)重影響AlGaN/GaN HEMT器件的電學(xué)性能，甚至使器件無法正常工作。
　　在分析試制的

2、毫米波AlGaN/GaN HEMT器件測試結(jié)果的基礎(chǔ)上，利用二維數(shù)值仿真工具 TCAD研究了短溝道效應(yīng)對器件直流特性和頻率特性的影響，并分析了短溝道效應(yīng)引起器件性能退化的原因，然后研究了不同尺寸T柵、Γ柵和τ?xùn)艑ζ骷T和fmax的影響，最后探索了不同類型背勢壘對毫米波AlN/GaN HEMT器件直流特性和頻率特性的改進(jìn)。研究結(jié)果表明：
　　當(dāng)AlGaN/GaN HEMT器件的柵長從500nm縮短至40nm時，器件的飽和特性和夾斷

3、特性嚴(yán)重退化。最大直流跨導(dǎo)下降16％，閾值電壓漂移了42%，頻率柵長乘積從19.1GHz·μm下降至5.03GHz·μm。為了有效抑制短溝道效應(yīng)，器件的縱橫比應(yīng)該保持在6以上。
　　對T柵器件，柵足高度越小器件的輸出特性和夾斷特性越好。柵帽會增大器件的柵電容，隨著柵足高度的增大，器件的fT和fmax不斷提高，但當(dāng)柵足高度增大到300nm之后，增大柵足高度已經(jīng)不能有效提高器件的fT和fmax。柵帽下鈍化材料采用低K材料可以明顯提高器

4、件的fT和fmax。Γ柵和τ?xùn)牌骷膱霭彘L度對轉(zhuǎn)移特性和輸出特性沒有明顯影響。對τ?xùn)藕挺牌骷?，器件的fT均隨著場板長度的增大而下降，場板長度相同時Γ柵器件的fT要低于τ?xùn)牌骷膄T。對τ?xùn)牌骷S著場板長度的增大，器件的fmax隨之不斷增大，而對Γ柵器件，隨著場板長度增大，器件的fmax先隨之增大然后減小。
　　漸變Al組分AlGaN背勢壘對器件的緩沖層泄漏電流有更好的抑制作用。隨著漸變Al組分AlGaN背勢壘最大Al組分的增大