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1、第8%卷第8期$##!年8月物理学报9>(78%，+>78，5*[，$##!"###GA$C#,$##!,8（%#8）,$&C8G#8’D6’@3Y;ZD’;Z+ZD’"$##!DK.L7@K[I7;>=7"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""高击穿电压的!"#$%&#$%’()*+,-研究与分析!郭亮良冯倩郝跃杨燕（西安电子科技大学微电子研究所，宽禁带半导体材料与器件教育部重点实验室，西安!"##!"）（$##%年&月"!日收到；$##%年"#月"&日收到修改稿）就蓝宝石衬底上制备的’()*+,)*
2、+场板（-./(01(*2/）3456器件、常规3456器件性能进行了分析对比7结果证明两种结构的器件直流参数变化不大，但是采用场板后器件的击穿电压从8$9提高到了":$97在此基础上利用;.<*=>软件对两种器件进行模拟仿真，深入分析了?@对器件击穿电压的影响7关键词：’()*+,)*+，3456，场板，击穿电压(!..：!$，!A:#B减小了栅长，在:)3R下获得了"$S,PP的功率密［C］"H引言度，F.LM等人报道了利用多层场板结构的’()*+,)*+3456器件，当栅长为"H8!P，栅漏间距从:!P［"#］宽禁带)*+基3456被广泛认为是下一代高到$&变化时，最大击穿电
3、压为C##97ST等人!P频高功率器件的领导者7’()*+G)*+异质结3456报道了利用单层场板结构，当器件工作电压为"$#9器件适用于高电压，高功率应用领域，展现出数十倍时，:)3R时的连续波输出功率密度A$H$S,PP，最［"，$］于)*’I与;.技术的功率特性7然而，当)*+基大功率附加效率（@’4）为8:H&U73456技术从实验室迈向市场，可靠性成为一个必本文对蓝宝石衬底上制备的’()*+,)*+场板须解决的最重要环节之一，而击穿电压不仅是影响3456（?@G3456）器件、常规3456器件性能进行了可靠性的重要因素之一，而且限制着)*+3456在分析对比7并在实验的基础上利
4、用;.(<*=>软件对两大功率方面的应用7种器件进行模拟仿真，深入分析了场板对器件击穿一般用来提高击穿电压的方法为增加栅漏间电压的影响7距；但是这样也增加了漏串联电阻因此也使器件功率特性退化7此外，增加栅漏间距仅仅在一定的长度$H场板对器件性能的影响范围内有效，超过了这个范围，再增加栅漏间距，就［A］不再会提高击穿电压7为此，必须寻找新的提高击我们首先利用;.(<*=>软件对?@G3456器件和穿电压的方法7场板的作用是调制电场分布并且减常规3456进行了模拟仿真，详细讨论了?@对器件小其峰值，因此降低了陷阱效应，提高了击穿电性能的影响，模拟所用的?@G3456结构如图"所［:］［8］示
5、：器件栅长为"，栅源间距"H8，栅漏间距压7JK*LM等人报道了利用重叠栅结构（也是场!P!P板结构的一种）的)*+3456，击穿电压达到了8!#$H8!P，场板长度为#H!!P797接着，N*OP*(Q*O等人［%］对场板结构进行了模拟，图$给出了?@G3456与常规3456输入输出揭示了在击穿电压上至少可提高8倍，达到了"C##特性比较7可以看出，当!MVW$9时，两种器件的97然而，那时候，制造的器件因为截止频率较低，不"0G!0曲线基本重合；但是，当!MXW"9时，?@G［!］适于微波应用7’L0>等人使用类似的较小栅长场3456的电流值小于常规3456器件7那是因为当板结构，得
6、到了在频率$)3R下输出功率"#S的结栅压很负（VW$9）时，栅下二维电子气深度耗尽，［&］果7DK.L.等人，采用了一种新的场板设计进一步而?@下二维电子气的耗尽作用相对而言可以忽略!国家重大基础研究发展计划（C!A）（批准号：8"A$!#$#A#"，$##$DEA""C#:）和西安应用材料创新基金（批准号：F’G’5G$##%"%）资助的课题78IHG物理学报EG卷不计，沟道电阻相对于无!"时，变化不大，故!#$"#输出曲线基本重合%而当栅压接近&甚至大于&时，栅下二维电子气的耗尽有所减弱，故!"二维电子气的耗尽作用的影响逐渐加强，沟道电阻相对无!"时增大，故在相同漏压下电流值变小%
7、图9()*+,:*+,4567界面处与耗尽层中的电场分布（"#;图.用于/0)1+23模拟的!"$4567结构.&&<）通过对比，可以得出，()*+,:*+,界面处的电场强度明显高于耗尽层中的电场强度，故界面处更容易击穿，而不是像*+(=65/!57器件，击穿发生在［9］耗尽层中%因为对于()*+,:*+,4567来说，()*+,层中的电荷分布包括#>#?@，#?A，##：其中#>是/0,和()*+,层间的界面电荷，#?@，#?A是
