近年来,以GaN为代表的第三代宽禁带半导体功率器件,凭借其优异的击穿特性在电力电子领域有巨大的发展潜力。基于AlGaN/GaN异质结极化效应产生的高浓度二维电子气,常规GaN HEMT为耗尽型器件,可以通过级联增强型Si MOSFET,实现其增强型应用,这就需要耗尽型HEMT具有较高的耐压能力和较低的界面态水平。本文针对耗尽型HEMT器件,结合器件仿真与工艺实验,对缓冲层的击穿特性与击穿机理和势垒层/栅介质的界面特性进行了研究和分析。在缓冲层击穿特性方面,本文基于Si衬底C掺杂高阻缓冲层材料,针对缓冲层隔离测试模块（ISO）,从刻蚀工艺、表面处理、势垒层刻蚀、结构设计几个方面,结合实验与仿真,研究了缓冲层击穿的影响因素与作用机理。在刻蚀配方方面,发现低损伤刻蚀样品的漏电更小、击穿电压更高;在刻蚀深度方面,发现刻蚀深度略大于沟道层厚度样品的漏电更小、击穿电压更高;在表面处理方面,发现氨水处理的样品漏电更小、击穿电压更高;在ISO模块势垒层刻蚀方面,发现随刻蚀深度的增加,击穿电压先增后减,在势垒层完全刻蚀时,击穿电压最大;在对光刻工艺与ISO结构的研究中发现,光刻套刻余量造成的台阶边缘,会使缓冲层击穿电压略微降低。在势垒层/栅介质界面特性方面,本文制备了几种不同栅介质的MIS HEMTs,其栅介质材料分别为HfO2、Al2O3、Si3N4,在栅介质耐压测试中发现,Al2O3耐压特性最好,达到8.6 MV/cm,HfO2耐压最低,仅为2.9 MV/cm;在转移特性测试中发现,Al2O3和HfO2 MIS HEMTs器件由于界面电荷较多,导致阈值电压偏移量较大,实验值与仿真值出现较大差距;在变频电导和脉冲IV测试中发现,HfO2器件的势垒层/栅介质界面特性最差,其平均界面态密度、陷阱能级和电子发射时常数均最大,分别约为4.8×1012cm-2e V-1、0.43 e V、53μs,Al2O3器件和Si3N4的势垒层/栅介质界面特性各有优劣,Al2O3器件的平均界面态密度更小,约为1.6×1012cm-2e V-1,Si3N4器件的电子发射时常数和平均能级更小,分别约为3.2～5.4μs和0.33～0.36 e V。对制备的MIS HEMTs进行了350℃、10分钟的栅后退火（PGA）处理,在变频电导和脉冲IV测试中发现,其界面态密度、陷阱电子能级以及电子发射时常数都有所降低,尤其是对势垒层/栅介质界面特性较差的HfO2器件的降低效果最为明显,界面态密度降低40%、平均能级降低12%、电子发射时常数降低48%。综合以上分析,Al2O3介质更适合在MIS HEMT功率器件中应用,并且可以通过栅后退火工艺进一步提高其界面特性。