具有栅介质电场屏蔽作用的新型GaN纵向槽栅MOSFET器件设计
CSTR:
作者:
作者单位:

(1. 中山大学 电子与信息工程学院, 广州 510006;2. 中山大学 电力电子及控制技术研究所, 广州 510275;3. 广东省第三代半导体GaN电力电子材料与器件工程技术研究中心, 广州 510275)

作者简介:

黎城朗(1996-),男,广东省中山市人,硕士研究生,主要研究方向为GaN功率器件;

通讯作者:

中图分类号:

TN386.2

基金项目:

广东省重点领域研发计划资助项目(2020B010174003).*通信作者:刘扬E-mail:liuy69@mail.sysu.edu.cn


Design of Novel Vertical GaN-Based Trench Gate MOSFET with Electric Field Shielding Function of Gate Dielectric
Author:
Affiliation:

(1. School of Electronics and Information Technology, Sun Yat-Sen University, Guangzhou 510006, CHN;2. Institute of Power Electronics and Control Technology, Sun Yat-Sen University, Guangzhou 510275, CHN;3. Guangdong Third Generation Semiconductor GaN Power Electronic Materials and Device Engineering Technology Research Center, Guangzhou 510275, CHN)

Fund Project:

  • 摘要
  • |
  • 图/表
  • |
  • 访问统计
  • |
  • 参考文献
  • |
  • 相似文献
  • |
  • 引证文献
  • |
  • 资源附件
  • |
  • 文章评论
    摘要:

    基于氮化镓(GaN)等宽禁带(WBG)半导体的金氧半场效应晶体管(MOSFET)器件在关态耐压下,栅介质中存在与宽禁带半导体临界击穿电场相当的大电场,致使栅介质在长期可靠性方面受到挑战。为了避免在GaN器件中使用尚不成熟的p型离子注入技术,提出了一种基于选择区域外延技术制备的新型GaN纵向槽栅MOSFET,可通过降低关态栅介质电场来提高栅介质可靠性。提出了关态下的耗尽区结电容空间电荷竞争模型,定性解释了栅介质电场p型屏蔽结构的结构参数对栅介质电场的影响规律及机理,并通过权衡器件性能与可靠性的关系,得到击穿电压为1200V、栅介质电场仅0.8MV/cm的具有栅介质长期可靠性的新型GaN纵向槽栅MOSFET。

    Abstract:

    Metal-oxide-semiconductor field effect transistor (MOSFET) devices based on wide bandgap (WBG) semiconductors such as gallium nitride (GaN) have a high electric field equivalent to the critical breakdown electric field of WBG semiconductor in the gate dielectric under the off-state voltage, which dampens the long-term reliability of the gate dielectric. In order to avoid using the immature p-type ion implantation technology in GaN devices, a new type of vertical GaN-based trench gate MOSFET based on selective area epitaxy is proposed, which can improve the gate dielectric reliability by reducing the off-state gate dielectric electric field. And a process preparation based on selective region epitaxy is designed to avoid the etching damage of MOS interface. The space charge competition model of the depletion region junction capacitance in the off-state is proposed, and the influence law and mechanism of the structural parameters of p-type shielding structure on the gate dielectric electric field are qualitatively explained. By trade off the relationship between device performance and reliability, a novel vertical GaN-based trench gate MOSFET with long-term reliability of gate dielectric is obtained with the breakdown voltage of 1200V and gate dielectric electric field of 0.8MV/cm.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

黎城朗,吴千树,周毓昊,张津玮,刘振兴,张琦,刘扬.具有栅介质电场屏蔽作用的新型GaN纵向槽栅MOSFET器件设计[J].半导体光电,2022,43(3):466-471. LI Chenglang, WU Qianshu, ZHOU Yuhao, ZHANG Jinwei, LIU Zhenxing, ZHANG Qi, LIU Yang. Design of Novel Vertical GaN-Based Trench Gate MOSFET with Electric Field Shielding Function of Gate Dielectric[J].,2022,43(3):466-471.

复制
分享
文章指标
  • 点击次数:
  • 下载次数:
  • HTML阅读次数:
  • 引用次数:
历史
  • 收稿日期:2022-06-02
  • 最后修改日期:
  • 录用日期:
  • 在线发布日期: 2022-07-11
  • 出版日期:
文章二维码

漂浮通知

①《半导体光电》新近入编《中文核心期刊要目总览》2023年版(即第10版),这是本刊自1992年以来连续第10次被《中文核心期刊要目总览》收录。
②目前,《半导体光电》已入编四个最新版高质量科技期刊分级目录,它们分别是中国电子学会《电子技术、通信技术领域高质量科技期刊分级目录》(T3)、中国图象图形学学会《图像图形领域高质量科技期刊分级目录》(T3)、中国电工技术学会《电气工程领域高质量科技期刊分级目录》(T3)和中国照明学会《照明领域高质量科技期刊分级目录》(T2)。
③关于用户登录弱密码必须强制调整的说明
④《半导体光电》微信公众号“半导体光电期刊”已开通,欢迎关注