Vertical Gallium Nitride PowerDevices: Fabrication and Characterisation
Eine effiziente Leistungsumwandlung ist unerlässlich, um dem ständig steigenden Energieverbrauch unserer Gesellschaft zu begegnen. Vertikale Leistungs-Feldeffekttransistoren auf der Basis von Galliumnitrid (GaN) bieten aufgrund ihrer Fähigkeit, hohe Spannungen und Stromdichten bei sehr geringem Flächenverbrauch zu verarbeiten, hervorragende Leistungswerte für Leistungsumwandlungsschalter.
Diese Arbeit konzentriert sich auf einen vertikalen Graben-Gate-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) mit konzeptionellen Vorteilen bei der Herstellung des Bauelements vor der GaN-Epitaxie und den Eigenschaften des Anreicherungsmodus. Der funktionale Schichtstapel umfasst von unten her eine n+/n--drift/p-body/n+-source GaN-Schichtfolge. Besondere Aufmerksamkeit wird der Mg-Dotierung der p-GaN-Körperschicht gewidmet, die an sich schon ein komplexes Thema ist.
Die Wasserstoffpassivierung des Magnesiums spielt eine wesentliche Rolle, da nur die aktive (wasserstofffreie) Mg-Konzentration die Schwellenspannung des MOSFETs und die Sperrfähigkeit der Body-Diode bestimmt.
Die fertigungstechnischen Herausforderungen des Konzepts liegen in der komplexen Integration, der Bildung ohmscher Kontakte zu den Funktionsschichten, der spezifischen Implementierung und dem Prozessierungsschema des Gate-Graben-Moduls und dem lateralen Kantenabschluss. Das maximale elektrische Feld, das im pn-Übergang der Body-Diode des MOSFETs erreicht wurde, wird auf etwa 2,1 MV/cm geschätzt.
Aus Double-Sweep-Transfermessungen mit relativ kleiner Hysterese, steilem Unterschwellenanstieg und einer Schwellenspannung von 3 - 4 V ergibt sich eine recht gute Al2O3/GaN-Grenzflächenqualität. Im leitenden Zustand wird eine Kanalbeweglichkeit von etwa 80 - 100 cm /Vs geschätzt. Dieser Wert ist vergleichbar mit Bauelementen mit zusätzlichem Überwachsen des Kanals.
Eine weitere Verbesserung der Eigenschaften im AUS-Zustand und im EIN-Zustand wird durch eine Optimierung der Bauelementterminierung bzw. der High-k/GaN-Grenzfläche des vertikalen Grabengatters erwartet. Aus den erzielten Ergebnissen und Abhängigkeiten ergeben sich die Eckdaten eines flächeneffizienten und wettbewerbsfähigen Bauelements.
| ISBN: | 9783752641769 |
| Autor: | |
| Verlag: | |
| Einband: | Taschenbuch |
Derzeit verfügbar, auf Lager.
