高功率微波脈沖作用下AlGaN-GaN HEMTs的電-熱-應力分析和失效機理探究.pdf

1、最近幾年，氮化鋁鎵氮化鎵高電子迀移率晶體管越來越得到研究者的青睞。此半導體功率器件具有卓越性能，其原因主要是其突出的材料特性優(yōu)勢，例如，在異質(zhì)節(jié)處有高濃度的二維電子氣，通道層處載流子具有高的迀移率和飽和速度，而且具有大的臨界擊穿電場。
　　本文將會展現(xiàn)具有典型場板結(jié)構(gòu)的氮化鋁鎵氮化鎵高電子迀移率晶體管的電熱應力的結(jié)果，用于仿真計算器件電熱分布的方法是自洽的電熱仿真算法，并且用自己的程序計算器件的應力場分布。首先，為了確定氮化鋁鎵氮

2、化鎵高電子迀移率晶體管的結(jié)構(gòu)模型和材料組成，分別用光學和掃描電子顯微鏡觀測器件截面圖片，用光譜物質(zhì)分析方法檢測結(jié)構(gòu)的物質(zhì)組成。
　　第二，用TCAD仿真軟件模擬氮化鋁鎵氮化鎵高電子迀移率晶體管異質(zhì)節(jié)處的二維電子氣模型，而且，在即使沒有摻雜的情況下，由于自發(fā)極化和壓電極化效應的作用，在此處也能產(chǎn)生高濃度的二維電子氣。另外，采用溫變的低場迀移率模型、肖克萊-瑞麗-霍爾載流子生成復合模型和晶格熱模型等來計算仿真此功率器件。最后，一系列如

3、泊松方程、連續(xù)性方程、運輸方程、晶格熱流方程等基本半導體方程被采用來用于參數(shù)的計算。
　　另外，利用高功率微波實驗下測得的器件失效功率，解析地計算出了器件的失效溫度。而且，器件熱阻和熱容的計算方法以及器件通道溫度隨時間變化的趨勢都會在本文中詳細地展示。另外，以上通過解析計算得到的結(jié)果會和TCAD軟件仿真計算結(jié)果進行對比。最后，用有限元方法編寫的程序來計算器件二維模型的應力場分布。為了深入地探究和分析導致器件失效的內(nèi)部因素，器件截面