松下用AlGaN的再生长抑制GaN功率元件的特性误差
发布时间:2016/6/15 访问人数:799次
松下在“ISPSD 2016”上发表了比该公司原产品减小了GaN功率晶体管特性误差的成果,成功将阈值电压的误差降到了原来1/3以下,将导通电阻的误差降到了原来约1/3。
松下的GaN功率晶体管,采用在Si基板上依次层叠GaN和AlGaN的HEMT结构。一般而言,HEMT结构会在GaN与AlGaN的界面上发生二维电子气,从而实现常开工作。松下采用在栅极下面的AlGaN层上开凹槽的“凹槽结构”,并在凹槽中形成p型GaN层,从而实现了常闭工作。
这时,晶体管导通的阈值电压取决于凹槽下面的AlGaN厚度(位于凹槽底与GaN层之间的AlGaN的厚度)。不过,利用干蚀刻开凹槽时,凹槽的深度会有误差,导致凹槽下的AlGaN层的厚度不均,从而使阈值电压出现个体差异。
因此,松下此次采用了在开完凹槽后使AlGaN层再生长的方法。具体次序如下:首先,在Si基板上设置GaN和AlGaN的外延层。其次,开凹槽。原来要稍微保留AlGaN,而此次深挖到AlGaN层下的GaN层。接着,使AlGaN层再生长。之后再设置p型GaN层。
利用这种方法,抑制了阈值电压和导通电阻的误差。具体而言,采用原来方法,阈值电压为1.58V时,标准偏差(σ)为229mV。而采用此次的方法,阈值电压为1.57V时,标准偏差(σ)为63mV。原来方法下,导通电阻为53.7mΩ时,σ为3.0mΩ,而采用此次的方法,相同导通电阻下,σ为1.1mΩ。
另外,可以根据再生长的AlGaN层的厚度,改变阈值电压。范围在1.0~2.3V。