30 сентября 2019

МОП-транзисторы на оксид галлия

Берлинский институт Ferdinand-Braun-Institut разработал силовые транзисторы на основе оксида галлия с рекордными значениями.

Бета-оксид галлия открывает новые возможности для его применения в области исследований и разработок, а также в производстве силовых полупроводников. Это технология, использующая материал с широкой запрещенной зоной, позволяет обеспечить более высокие напряжения пробоя, чем традиционные устройства на основе кремния.

На рынке мощной полупроводниковой промышленности в настоящее время набирают силу другие широкозонные технологии с широкой запрещенной зоной: МОП-транзисторы на основе нитрида галлия (GaN) и карбида кремния (SiC).

Кристаллический бета-оксид галлия также является перспективным. Он обладает шириной запрещенной зоны 4,8-4,9 эВ с полем пробоя 8 МВ/см. Это более чем в 3000 раз больше, чем у кремния, более чем в 8 раз больше, чем у SiC, и более чем в 4 раза больше, чем у GaN.

Исследователи из Института роста кристаллов им. Лейбница (Ferdinand-Braun-Institut) разработали ß-Ga2O3-МОП-транзистор (полевой транзистор металл-оксид-полупроводник) на основе оксида галлия. Полученные подложки имели оптимизированную структуру эпитаксиального слоя, что позволило создать более низкий уровень плотности дефектов с хорошими электрическими свойствами.

Согласно данным организации, МОП-транзистор на основе оксида галлия имеет напряжение пробоя 1,8 кВ с рекордной добротностью 155 МВт/см2.

Это близко к теоретическому пределу материала оксида галлия. «Длина затвора суб-мкм в сочетании с канавкой затвора использовались для достижения низких сопротивлений во включенном состоянии при разумных пороговых напряжениях выше −24 В», — утверждают специалисты Ferdinand-Braun-Institut.

«Для получения высококачественных кристаллов была использована комбинация ионного легирования для дополнительной изоляция между устройствами и пассивация диэлектриком на основе нитрида кремния, что создало неизменно высокую среднюю напряженность поля пробоя 1,8–2,2 МВ/см для расстояний между затвором и стоком от 2 до 10 мкм».

Источник: https://semiengineering.com/manufacturing-bits-sept-3/