功率半导体器件在电力电子行业有着非常广泛的应用,是电子产品的基础元器件之一。近年来,功率电子器件朝着高频、大功率的方向发展,随着Si和GaAs等材料的器件特性逐渐达到其理论极限,为了实现更好的器件特性,以GaN为代表的第三代宽禁带半导体材料得到了广泛的关注。GaN材料具有高的临界击穿电场、高的电子饱和速度、低的本征载流子浓度、低的介电常数、高的热导率等特性,在高温、高频、大功率射频应用中具有很大的优势。击穿电压是功率器件关注的重点之一,然而GaN基器件的击穿电压远未达到理论极限,说明Ga N基器件的耐压能力拥有很大的提升空间。本论文通过实验和仿真的方法,研究了不同结构下AlGaN/GaN HEMT器件的击穿特性,并对其击穿机理进行较深入的分析。本论文基于栅漏间距、槽栅、势垒层厚度三种不同的结构,分别研究了结构变化对器件击穿特性的影响。对于Si衬底缓冲层C掺的AlGaN/GaN HEMT器件,通过实验和仿真相结合的方法,对比了栅漏间距为2μm-26.5μm器件的直流特性和击穿特性,结果表明击穿电压随着栅漏间距的增大先增加后饱和。研究发现,在栅漏间距较小时,由于栅靠近漏一侧存在的峰值电场引发雪崩击穿,而栅漏间距的增大能够分散电场峰值,使得击穿电压随着栅漏间距的增大而增加。当栅漏间距增大到6.5μm以上时,峰值电场出现在器件的漏端,由于较薄的C掺缓冲层和较大的漏电,在垂直方向发生击穿,因此击穿电压基本不随栅漏间距的增大而改变。栅极的凹槽结构对器件的击穿特性有一定的影响,通过实验发现器件的栅极经过低速低损伤的ICP刻蚀处理后,不但阈值正移,跨导增加,击穿电压也高于常规器件。槽栅器件的击穿电压(442V)比常规器件的击穿电压(396V)提高了10%,这是由于槽栅器件的耗尽区宽度扩展,同时栅极更靠近沟道区使得栅极分压更强。势垒层厚度对器件的特性也有很大的影响,实验结果表明势垒层较厚的器件击穿电压更高,饱和电流更大,但阈值电压会负移,跨导峰值也会减小。最后通过实验探究了源漏欧姆区下方不同刻蚀深度对器件特性的影响。在源漏欧姆区域设置四种不同的刻蚀深度,分别为0nm、9nm、18nm和势垒层全刻蚀,对应的欧姆接触电阻分别为0.39Ω·mm、0.36Ω·mm、0.21Ω·mm和0.54Ω·mm。实验结果表明,随着刻蚀深度的增加,欧姆接触电阻呈现先降低后增加的规律,器件的击穿特性也呈现一样的规律。通过对比栅漏间距为3.5μm和4.5μm器件的击穿电压,表明在0nm刻蚀深度的条件下,由于栅靠近漏一侧的高电场使得器件发生雪崩击穿。对于刻蚀深度为9nm和18nm的器件,由于干法刻蚀带来的晶格损伤以及高温退火导致的spiky效应,在漏端存在大量的金属尖峰,使得电场聚集造成局部载流子注入,导致器件的提前击穿。而且越深的刻蚀会带来更大的损伤以及更深的金属钉扎,漏端的晶格也更脆弱,因此击穿电压会更低。然而在势垒层全刻蚀的条件下,由于漏端电极与沟道的横向接触使得损伤和spiky效应对击穿的影响减小,击穿电压得以提高。