PowerDevices verticale din nitrură de galiu: Fabricare și caracterizare

Titlul original:

Vertical Gallium Nitride PowerDevices: Fabrication and Characterisation

Conținutul cărții:

Conversia eficientă a puterii este esențială pentru a face față consumului de energie în continuă creștere al societății noastre. Tranzistorii cu efect de câmp verticali de putere pe bază de GaN oferă cifre de performanță excelente pentru comutatoarele de conversie a puterii, datorită capacității lor de a gestiona tensiuni și densități de curent ridicate cu un consum de suprafață foarte redus.

Această lucrare se concentrează pe un tranzistor cu efect de câmp cu semiconductor cu oxid de metal (MOSFET) cu poartă verticală în șanț, cu avantaje conceptuale în fabricarea unui dispozitiv precedat de epitaxia GaN și caracteristicile modului de îmbunătățire. Stiva de straturi funcționale cuprinde de jos în sus o secvență de straturi GaN n+/n--drift/p-body/n+-source. O atenție deosebită este acordată dopajului cu Mg al stratului de corp p-GaN, care este un subiect complex în sine.

Pasivarea cu hidrogen a magneziului joacă un rol esențial, deoarece numai concentrația de Mg activ (fără hidrogen) determină tensiunea de prag a MOSFET-ului și capacitatea de blocare a diodei de corp. Provocările specifice fabricării acestui concept sunt legate de integrarea complexă, formarea de contacte ohmice cu straturile funcționale, implementarea specifică și schema de procesare a modulului de șanț de poartă și terminarea marginilor laterale. Câmpul electric maxim, care a fost obținut în joncțiunea pn- a diodei de corp a MOSFET-ului, este estimat la aproximativ 2,1 MV/cm.

Din măsurătorile de transfer cu dublă trecere cu histerezis relativ mic, pantă sub prag abruptă și o tensiune de prag de 3 - 4 V se indică o calitate destul de bună a interfeței Al2O3/GaN. În starea conductivă, se estimează o mobilitate a canalului de aproximativ 80 - 100 cm /Vs. Această valoare este comparabilă cu cea a dispozitivelor cu supracreștere suplimentară a canalului.

O îmbunătățire suplimentară a caracteristicilor stării OFF și ON este așteptată pentru optimizarea terminației dispozitivului și, respectiv, a interfeței high-k/GaN a porții cu șanț vertical. Din rezultatele și dependențele obținute rezultă cifrele cheie ale unui dispozitiv competitiv și eficient din punct de vedere al suprafeței.