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氮化镓作为第三代半导体具有非常优秀的材料特性,特别是在电力电子领域,氮化镓功率器件在国内外已经得到了广泛的关注和研究。针对目前氮化镓功率器件耐压能力与理论极限相差较远以及已有技术存在缺陷与不足的问题,本文进行了这方面的深入研究,主要包括氮化镓功率器件击穿机制的理论分析与耐压新结构的探索与创新。首先,总结了现有的提高GaN HFET器件耐压能力的技术手段,例如场板、衬底去除、离子注入等,并对其耐压机理与不足进行了简单的分析。对GaN HFET器件几种普遍的击穿机制进行了简要的说明与分析,包括缓冲层泄漏电流、栅极泄漏电流以及强电场引起的雪崩击穿,给出了一些改善的方法。然后,以击穿机制与已有技术的耐压机理为基础,提出了一种具有背部复合介质层的GaN BCD-HFET新结构。背部复合介质层由高K介质材料和低K介质材料共同构成,且位于器件缓冲层背部。由于背部复合介质层能够在GaN HFET器件沟道内引入额外的电场尖峰,使器件沟道内电场分布的均匀性大大提升,击穿电压也随之增加。此外,BCD-HFET结构还有衬底去除工艺相兼容,能够改善衬底材料对器件耐压能力的限制作用。仿真显示,相比常规的衬底去除器件354V的击穿电压,新结构的击穿电压为658V,相比前者提高了86%。此外,仿真结果还证明采用具有良好热导率的背部复合介质层材料能够有效的提高器件的直流输出特性。最后,创新性的提出了一种高耐压具有负离子注入钝化层的GaN CPL-HFET结构。在器件栅极与漏极的钝化层内通过离子注入技术形成负离子注入区域,由于该区域对沟道内二维电子气的耗尽作用,关态下漏极承受较高偏压时,沟道内的耗尽区会得到扩展,电场分布得到调制,栅极边缘电场峰值减低的同时负离子注入区下方的沟道电场提高,平均电场强度得到极大的提高,器件击穿电压增加。仿真显示,对比常规结构496V和场板结构665V的击穿电压,优化后的CPL-HFET器件击穿电压达到了1125V,分别提高了127%和70%。此外,器件频率和导通电阻方面仍保持着良好的特性。