Вертикальные GaN-транзисторы с запирающим напряжением свыше 1 кВ

Японские исследователи разработали транзисторы на основе нитрида галлия с запирающим напряжением свыше 1 кВ.

Низкое сопротивление, способствующее пониженному энергопотреблению и тепловыделению, послужило для инженеров толчком к исследованию систем на основе нитрида галлия (GaN) в контексте использования их в наноэлектронике.

Предыдущая работа исследователей была сосредоточена на поперечно ориентированных GaN- и AlGaN-транзисторах, что привело к достижению высокой подвижности электронов и низкому сопротивлению. Однако подобные структуры ограничены по уровню порогового напряжения, которого можно достичь без изменения размеров компонента. Из-за этого такие транзисторы нельзя применять в автомобильных системах.

Японские специалисты из Toyoda Gosei показали, как можно обойти данные ограничения за счёт вертикальной структуры транзистора. Толщина и концентрация примесей в канале и слое дрейфа были изменены для снижения сопротивлений эпитаксиальных слоёв при сохранении запирающего напряжения свыше 1,2 кВ.

Кроме того, структуры затворов были выполнены в виде 6-угольников для увеличения ширины и снижения удельного сопротивления в открытом состоянии. В итоге разработаны вертикальные МОП-транзисторы на базе нитрида галлия с удельным сопротивлением отрытого состояния менее 2 мОм/кв.см и рабочим напряжением до 1,2 кВ.