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由于AlGaN/GaNHEMT(高迁移率晶体管)显示出了优异的功率特性和频率特性，因此已成为国内外的研究热点。但是GaN基HEMT经过多年研究开发，目前该器件仍然未能投入大规模生产。制约该器件的大规模实用化进程的主要问题就是电流崩塌等可靠性问题，现已成为亟待解决的关键问题。另外，常规GaN基HEMT器件由于采用了肖特基接触栅结构，因此导致了过大的栅泄漏电流和过低的击穿电压。采用MOS（金属/氧化物/半导体）栅结构的AlGaN/GaNMOSHEMT已成为研究趋势。而GaN基器件中另一种重要的金属/半导体接触—欧姆接触也存在很多工艺问题，如表面形貌差、热稳定性不好等。这些问题也都对GaN基HEMT器件的可靠性产生了严重影响。 针对以上问题，本论文开展了基于热氧化电子束蒸发Al及Ti基金属膜的AlGaN/GaNMOSHEMT的相关工艺和特性表征的研究工作。相关工作包括AlGaN/GaN的欧姆接触、肖特基接触和以热氧化工艺获得金属/氧化物/AlGaN/GaNMOS结构相关的新结构设计和工艺制备。 在AlGaN/GaN的欧姆接触研究中，利用高分辨透射电镜(HRTEM)等测试方法分析了导致Ti/Al/Ni/Au接触电阻表面突起的物理机制。本文在分析Ti/Al/Ni/Au各金属在欧姆接触过程中所起作用的基础上，首次提出了多层Ti/Al堆栈结构的欧姆接触新结构（Ti/Al/Ti/Al/Ti/Al/Ti/Al/Ni/Au）。针对新欧姆接触结构，开展了Ti/Al厚度及其比例，和退火方案的工艺优化工作，并取得了低于1×10-7Ω·cm2的比接触电阻率。在欧姆接触的形成机理研究方面，通过分析AlGaN/GaN“位错区”和“非位错区”对欧姆接触的影响，结合电学实验数据，提出影响欧姆接触比接触电阻率的主要是“非位错区”的结论。 开展了Ti/Al/Ni/Au欧姆接触高温老化实验工作，发现高温老化过程中欧姆接触中形成的Al-Au合金再熔融现象是导致欧姆接触电阻迅速增加的原因。通过比较了常规Ti/Al/Ni/Au与新结构（多层Ti/Al堆栈结构）欧姆接触的热稳定性，发现新结构欧姆接触由于具有更小的Al-Au合金尺度，能够避免了常规欧姆接触老化过程中出现的空洞问题，从而提高了欧姆接触的热稳定性。 研究了不同表面处理手段对AlGaN/GaN肖特基接触泄漏电流密度的影响规律，并确定了GaN基异质结上肖特基接触的表面处理优化条件。 提出并优化了以热氧化金属薄膜工艺获得氧化物/AlGaN/GaNMOS结构的工艺，并制备了相应的MOSHEMT器件。Al2O3/AlGaN/GaNMOSHEMT获得的栅泄漏电流比常规HEMT器件（采用肖特基栅的器件）降低了5个数量级。Ti基氧化物AlGaN/GaNMOS结构，所生成的TiO2薄膜为多晶金红石结构，其相对介电常数高达113。Ti基氧化物AlGaN/GaNMOSHEMT显示了许多优异的性能:其最高栅电压可以加到+4V，获得的最大输出电流密度是常规HEMT器件的2.45倍;其峰值跨导仅比常规HEMT降低6.1％，且具有宽得多的FWHM:击穿电压提高了4.3倍。以上种种预示着该器件具有很好的功率输出能力。另外，Ti基氧化物AlGaN/GaNMOSHEMT具有抑制直流应力导致的电流崩塌能力。在施加20V直流应力条件下，其输出特性曲线重复性很好，几乎没有电流崩塌现象。对其进行直流应力前后的瞬态特性测试，发现在应力之后，其最终稳态的电流值仅下降0.3％，是常规器件的1/19。 最后，讨论了AlGaN/GaNHEMT器件的基本原理，并给出了Ti基氧化物AlGaN/GaNMOSHEMT微波器件的直流和交流小信号特性测试结果，栅长为0.5μm的器件获得了15.71GHz的截止频率和28.50GHz的最高振荡频率。