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随着半导体技术的不断发展，其在高速、高频、高压等应用领域的需求愈发强烈。GaN材料作为第三代半导体材料，具有禁带宽度宽、击穿电压高、化学和物理性质稳定、热导率高和耐腐蚀、抗辐射等优点。同时，由于GaN材料存在独特的自发极化效应，可在AlGaN/GaN界面处的二维势阱中形成高浓度、高迁移率的二维电子气(2DEG)。因此，AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)在高频和高功率电子器件领域里有着广泛的应用前景。 尽管国内外对AlGaN/GaN HEMT做了大量的研究工作，且也有相应的商业化产品问世，但AlGaN/GaN HEMT器件及电路大规模的产业化应用仍需时日，其中最重要的限制因素即为可靠性问题。本文开展AlGaN/GaN HEMT器件的可靠性应力实验，重点研究了直流应力条件下AlGaN/GaN HEMT的退化机制。 针对应力条件下AlGaN/GaN HEMT器件源、漏串联电阻易于退化的问题，本文首先研究了源、漏串联电阻的表征方法。通过系统分析现有文献报道的HEMT器件串联电阻提取方法的优缺点，在已有的浮栅传输线模型的基础上，提出了针对HEMT器件的一种串联电阻提取方法。该方法采用实验测量的栅电流和栅压关系曲线直接确定出浮栅电压对应的沟道位置，进而提取出串连电阻，因此，该方法可以有效避免传统提取方法存在的问题:端电阻提取方法中栅电流分布不均匀及其模型不精确;浮栅传输线方法中浮栅电压取值不准确。实验结果表明，与传统方法相比该方法提取的串连电阻更合理，并避免了传统方法存在的易受器件栅长等尺寸影响的问题。 其次，根据AlGaN/GaN HEMT器件在射频应用中的动态应力情况，采用最坏“半开态”应力条件(器件同时存在较大的沟道电流及电场，VDS=30 V，VGS=-1.5V)为直流应力条件。在AlGaN/GaN HEMT器件上进行了三个阶段的实验:第一阶段和第三阶段为连续的6小时直流“半开态”应力实验，应力过程中，每半个小时测试器件的常规特性以提取主要器件特征参数（饱和漏电流、阈值电压、栅泄漏电流、串联电阻等）;在这两个应力阶段之间，为恢复阶段，即将应力作用后的器件置于黑暗环境中24小时。通过对比直流应力前后器件主要直流参数的变化情况，同时借助“半定量”分析的方法，确定出“半开态”应力条件下，器件退化表现出两种不同的退化规律，其退化机制分别对应于栅电极下和栅、漏间AlGaN层中电子陷阱电荷增加，由于两种陷阱电荷对器件特性影响分别在不同应力时间内起主导作用，导致沟道电阻变化在不同应力阶段呈现出不同的变化规律。 为了进一步分析器件的退化机制，本文采用Sentaurus Devices仿真软件开展了AlGaN/GaN HEMT器件的建模和数值模拟工作。在AlGaN/GaN HEMT的仿真过程中，分别模拟了器件栅边缘处的电场及栅、漏串联区AlGaN层表面电荷对器件电场分布的影响。器件的仿真结果表明:(1)通过分析仿真得到的器件漏端栅边缘处的横向电场与对应栅压下实验测量的反向栅泄漏电流之间的关系曲线，发现栅漏电满足Frenkel-Poole陷阱辅助遂穿机制;同时分析器件栅边缘处的AlGaN层的二维能带图，发现栅边缘处横向势垒厚度小于纵向势垒厚度，因此可以确定靠近漏端栅边缘的AlGaN层中存在明显的横向栅泄漏电流，这可进一步验证了直流“半开态”应力过程中栅、漏串联电阻的退化规律;(2)仿真中通过设置不同栅、漏区AlGaN层表面电荷来模拟应力过程中AlGaN层陷阱电荷俘获情况，结果与栅、漏电阻退化趋势相吻合。同时仿真结果表明:随着栅、漏间陷阱电荷增加栅边缘处的电场也随之下降，导致栅、漏电阻的增加随应力时间趋于饱和;栅、漏串联区的陷阱电荷主要导致线性区电流的下降，而对饱和漏电流的影响不大;(3)通过在栅漏间AlGaN层表面上离开栅边缘一段距离设置不同电荷密度，模拟恢复阶段的电子解陷情况;初步仿真结果表明电子解陷后，漏端栅边缘处AlGaN层内电场再次增大。