氮化镓(Ga N)作为第三代半导体材料,具有禁带宽度大、击穿场强高、耐高温、抗辐照等优异性能。特别是其与Al Ga N等材料可以形成具有异质结构的高电子迁移率晶体管(HEMT),由于自发极化与压电极化效应,在异质结界面处存在高浓度、高电子迁移率的二维电子气,从而使晶体管具有大的工作电流与开关速度,非常适合应用于高温、高压以及高频领域,在卫星通讯、空间站等系统中具有很大应用前景。由于沟道处存在二维电子气(2DEG),常规Ga N基HEMT都属于耗尽型器件,而在许多应用中为了达到简化驱动电路,减少静态功耗等目的,都要求器件在零栅压下处于关断状态,这种器件被称为增强型器件。已报道的几种实现Ga N基增强型HEMT器件的方法中,p-Ga N作为栅帽层的增强型器件因其所表现出的高阈值电压(2V),高栅极电压摆幅而受到了业界的广泛关注。迄今为止,p-Ga N栅极技术已经成为主要的Ga N基增强型HEMT器件实现方法,与此同时,p-Ga N增强型HEMT在使用过程中也暴露出一些可靠性问题。近年来,这些p-Ga N增强型器件相关的可靠性问题己经得到了全世界研究者的关注,这些研究包括正向栅极偏置应力下的器件性能稳定性,以及器件的电流崩塌等。为了提高pGa N增强型器件的性能,有必要进一步对器件不同区域的可靠性进行研究,本文针对p-Ga N增强型器件中的有源区以及欧姆接触区退化开展相关研究。论文首先开展了p-Ga N增强型HEMT器件在关态应力下的退化研究。分析得出,器件的退化原因主要为大量负空间电荷在Al Ga N势垒层中的积累。势垒层中存在大量通过外扩散作用进入的Mg受主陷阱,这些陷阱在大电场的作用下发生离化。离化出的空穴在电场作用下快速移动到栅电极处,从而在势垒层中留下大量负的空间电荷,最终表现为阈值电压的正向漂移与导通电阻的上升。当陷阱在对应电场下离化完毕时,阈值电压与导通电阻会进入新的稳定状态。撤去应力后,失去电场力作用的空穴又会与离化的受主再度结合,表现为阈值电压负向漂移,器件性能恢复。但是p-Ga N/Al Ga N结处的势垒会阻止正负电荷的快速复合,因此阈值电压的恢复存在一定的驰豫时间。随着应力电压的增加,积累的负电荷迅速抬高了势垒,并且离化出的空穴可能在电场的作用下再次被栅极处的陷阱俘获,陷阱辅助隧穿效应减弱,最终导致了栅极肖特基电流的下降。另外,大应力电压与长应力时间会导致导通电阻的不断上升,这可能是退化区域由栅下延伸至栅漏有源区与Ga N缓冲层所致。其次,研究了p-Ga N栅极增强型HEMT自身的结构对性能的影响。p-Ga N层的加入增加了栅极与沟道的距离,导致器件跨导峰值的下降,因此针对该问题提出了一种提升器件栅控能力的结构。该结构将p-Ga N帽层与凹槽相结合,通过减少栅极与沟道的距离,达到提升跨导峰值的目的。最后对器件进行了仿真,验证了该结构功能的正确性。论文接着针对器件的欧姆接触开展研究。基于前期问题,本文开展了欧姆接触电阻的表征研究,并探究了不同条件下欧姆接触的退化规律。首先提出了一种用于提取欧姆接触区方块电阻的新型方法,并与传统方法进行了比较,然后利用该方法研究了电应力与辐照对器件欧姆接触区相关参数的影响。实验结果显示,电应力会使欧姆接触区与有源区的方块电阻发生退化,而质子辐照仅仅使器件有源区方阻发生了退化,对欧姆接触区的影响出现反常情况,欧姆接触区的接触参数随着辐照计量的增加开始下降,这说明一定剂量的质子辐照会使欧姆接触性能得到提升。