文档介绍：西安电子科技大学
博士学位论文
AlGaN/GaN HEMT器件的辐照效应研究
姓名:谷文萍
申请学位级别:博士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:郝跃
20091201
摘要Ⅱ宓;锊牧鲜侵圃旄哐埂⒏呶隆⒏咂缱悠骷睦硐氩牧希云境的影响及长时间高偏置工作给器件带来的可靠性问题,是目前国内外尚未深入退化效应作为研究内容,开展了实验和理论两方面系统深入的研究。建立了针对鵋骷行У姆渌鹕四D夥椒ǎ⒄攵苑涓猩葳宓荷损伤机制进行了深入的仿真实验和理论分析。本论文还通过研究高场应力对⒖U沽薃/熘式峁购虷骷旧湎吆偷缱拥姆账伤实验研究,实验发现辐照引起了材料阈值电压的正向漂移,异质结构中载流子表明,迁移率受载流子浓度的调制影响很大,在本实验中已超过了辐射感生界面⒖U沽薌体材料和器件的质子辐照损伤实验研究,发现低注量辐照引起了体材料载流子浓度增加,材料表面形貌恶化和晶格应力增加,高注量研究成为了国内外广泛关注的焦点。由于综合性能优势,氮化镓叩缱迁移率晶体管等器件成为航天等领域应用的重要选择。对于空间辐射环开展的基础研究工作。本论文针对新型鵋骷姆渌鹕诵в透叱实验方面,本论文针对鵋骷状尾捎枚嘀址湓包括丫射线、高能电子、中子和质子低车乩酶髦直碚骷际跹芯苛瞬牧虾推骷姆射损伤效应,得到了疓的主要辐射损伤机制。在理论上,创新地骷匦缘挠跋欤玫搅薃/的主要高场损伤机制。在理论上创新地提出了沟道热电子触发和栅电子注入产生缺陷陷阱的耦合模型。论文取得了以下主要的研究结果:⒍訥基的辐照损伤结果进行了全面探究和分析,提出了器件主要的辐照损伤机理模型,揭示了这种高电子迁移率晶体管的辐照损伤微观机制具有特殊性,主要表现在辐射感生受主对浓度的退化作用,辐射感生界面态对迁移率的退化作用,以及辐射感生界面应力弛豫这三个方面。浓度下降,器件饱和漏电流和跨导的下降以及器件栅特性的退化。辐照结果同时区缺陷的影响。研究表明辐照感生受主引起的载流子浓度下降是器件退化的主要原因。⒖U沽薃/熘式峁购虷骷闹凶臃账鹕耸笛檠芯浚现辐照引起了材料阈值电压的正向漂移,异质结构中载流予浓度下降,材料表面形貌恶化,器件膝点电压附近的转移特性和器件的反向栅特性的退化。研究表明辐照在刍阒幸氲娜毕菔瞧骷嘶闹饕T颉疓
⑼ü煌αμ跫愿叱⊥嘶вΦ挠跋旆治龅玫搅瞬煌孟耴,随应辐照引起了器件漏电流下降,跨导减小,阈值电压显著退化的结果。并且从实验结果出发采用耗尽近似,以受主型缺陷来表述辐照在疓异质结构不同层中引入的缺陷,建立了疓的辐射感生受主缺陷影响模型。利用该模型仿真,得到沟道层中受主缺陷的作用占主导的结果。仿真结果与实验结果有较好的一致性。分析认为,辐射感生受主的影响模型能够全面反映辐射对器件的多种作用机制,在联合辐射感生界面态等对迁移率的退化作用后,可以对器件进行更有效的辐射效应模拟和分析。此外通过分析以上各种粒子辐照的实验结果以及器件参数对受主缺陷漂移阈值电压的影响作用,提出了抗辐照加固的方研究还表明骷姆胀嘶∮诓牧系耐嘶陨先〉玫难芯拷⑼ü罅科骷氖笛椴馐越峁治隽烁叱∮αΧ訥基器件特性及参数的的关系式;而且高场应力会强化器件的电流崩塌效应;器件小信号特性也随着应力时间增加而持续退化。本文基于以上研究结果提出了针对各种可能机制的器件的高场损伤模型框图,这为我们了解高场应力的作用机理奠定了基础。态范围进行预测,而开态范围则可以采用P徒性げ猓杂诼┭褂αΓ是双异质结器件,退化最大的是常规器件。在“沟道边缘效应”影响下,栅长越短,器件性能退化越严重:基于以上实验结果和几种不同目前国际上比较常见退化模型提出了沟道热电子与栅电子触发产生缺陷陷阱的耦合模型,并很好的解释了以上实验现象。结合已有的实验结果,本章还提出了几种改善高场退化效应的以上取得的研究结果将为进一步的高场损伤研究奠定了理论实验基础。缺陷辐照损伤可靠性高场退化案。果将为进一步的辐射损伤研究奠定了理论实验基础。影响,重点研究了三种典型高场应力下的器件退化,发现随着应力时间的增加,器件不同关键参数出现相同的持续性退化规律;得到了器件参数与应力时间之间力偏置的退化模型,在栅压应力研究中,发现ぱ褂αδP透屎隙怨则可以一直用P徒性げ猓河捎谝种屏斯档廊鹊缱拥牟愿呶开态应力下器件的退化小于室温下的退化;通过详细讨论不同偏置下的器件退化,证明了开态和关态范围内分别存在不同的退化机制,关态时主要是强场下栅电子注入引起的损伤占主导,而开态时主要是强场下沟道热电子引起的损伤占主导;器件结构对高场退化影响十分显著,相同应力条件下场板器件的退化最小,接着措施。关键词:疓器件的辐照效应研究疓
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