一种优化氮化镓HEMT器件跨导均匀性的方法

摘要

本发明提供了一种优化氮化镓HEMT器件跨导均匀性的方法，首先通过数值模拟及数据拟合得到Al_xGa_1‑xN下势垒层的最佳Al组份x值，该x值能使氮化镓HEMT器件的跨导均匀性达到最佳，即对输入信号具有较大动态范围的同时对输出信号也具有较高的增益线性度，进而根据优化后的结果设计并制作了高稳定性氮化镓HEMT器件。该方法的优点在于，可以针对不同外延工艺条件得到的氮化镓HEMT器件提取出Al_xGa_1‑xN下势垒层的最佳Al组份x值，由此设计的氮化镓HEMT器件的跨导均匀性将具有最优值，从而避免为了提高器件稳定性而进行反复试片，极大地降低了研发成本。

主权项

一种优化氮化镓HEMT器件跨导均匀性的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：构建氮化镓HEMT器件的结构模型；步骤2：根据氮化镓HEMT器件的结构模型构建相应的物理模型；步骤3：制备实验测量样品，提取氮化镓HEMT器件的物理模型的关键材料参数；步骤4：根据步骤3中提取到的物理模型的关键材料参数选取一个固定偏压U_F，由数值模拟得到当漏极偏压U_d＝U_F时器件的转移特性曲线，所述转移特性曲线即为器件跨导g_m随栅极偏压U_g变化的曲线；步骤5：改变Al_xGa_1‑xN下势垒层的Al组份x值，由数值模拟得到当漏极偏压U_d＝U_F时，不同x值对应的器件转移特性的一系列曲线；步骤6：获取当漏极偏压U_d＝U_F时，主峰跨导g_mA随x值变化的曲线，得到拟合该曲线的函数式g_mA(x)；步骤7：获取当漏极偏压U_d＝U_F时，次峰跨导g_mB随x值变化的曲线，得到拟合该曲线的函数式g_mB(x)；步骤8：定义跨导不均匀因子，并获取跨导不均匀因子随x值变化的曲线；步骤9：根据跨导不均匀因子随x值变化的曲线确定最佳x值；步骤10：采用与步骤3中实验测量样品相同的工艺条件在蓝宝石衬底上依次生长GaN缓冲层、Al_xGa_1‑xN下势垒层、GaN沟道层和Al_0.3Ga_0.7N上势垒层，其中Al_xGa_1‑xN下势垒层的Al组份设计为步骤9中所得的最佳x值，然后再完成器件制作。