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随着半导体科技的不断进步,硅基半导体技术取得了几十年来持续的发展,已经成为当今半导体技术中最为成熟的技术,但在功率半导体领域硅基器件正逼近其理论极限,对新型半导体材料器件的研究尤为重要。GaN材料与硅材料相比具有禁带宽度更大、临界击穿电场更高、电子迁移率更大、电子饱和速度更快以及可以在更高温度条件下工作等优点,具有巨大的发掘潜力。因为AlGaN/GaN异质结高浓度的二维电子气的存在,常规的AlGaN/GaN HEMT器件是耗尽型器件,实现增强型器件是GaN器件研究领域中非常重要的一个方向,本文就是致力于对实现增强型AlGaN/GaN凹槽栅器件工艺和新结构的研究。本文主要研究内容包括:(1)仿真研究了不同器件尺寸和栅槽深度对AlGaN/GaN HEMT器件的影响,以及不同栅槽深度、不同栅介质材料、不同栅介质厚度对AlGaN/GaN凹槽栅MISHEMT器件的影响。结果显示,HEMT器件的饱和漏电流和跨导随漏源距离、栅长和栅漏距离的增大而减小,阈值电压随栅槽深度的增大而增大。MISHEMT器件阈值电压和跨导随栅凹槽深度的增大而增大,阈值电压随栅介质厚度增大和介电常数的减小而增大,但跨导随栅介质厚度增大和介电常数的减小而减小。(2)研究了干法刻蚀以及湿法刻蚀制备凹槽栅的工艺。通过采用干法刻蚀和热氧化后的湿法腐蚀相结合制备栅槽的方式,制得了具有一定深度且表面均方根粗糙度仅为0.198nm的栅凹槽。还提出了使用栅沉方式实现凹槽栅的新型栅槽制备工艺。(3)通过使用干法刻蚀制备栅槽的工艺,实现了阈值电压为3.2V的增强型凹槽栅MISHEMT器件;使用干法刻蚀和湿法腐蚀相结合制备栅槽工艺,实现了阈值电压为3.5V的增强型MISHEMT器件,并且湿法腐蚀使器件阈值电压回滞从0.7V降低为了0.1V。(4)利用本文提出的新型栅槽制备工艺,制备了栅沉AlGaN/GaN HEMT新结构器件,实现阈值电压从-4.3V到-3V的调控。