? ? ? ? GaN基功率器件憑借其臨界電場高、電子飽和漂移速度大、熱導(dǎo)率高等優(yōu)良性能在大功率快充、充電樁、新能源汽車等領(lǐng)域具備廣泛應(yīng)用空間。為進(jìn)一步助推半導(dǎo)體高頻、高功率微電子器件的發(fā)展進(jìn)程，天津賽米卡爾科技有限公司技術(shù)團隊依托先進(jìn)的半導(dǎo)體TCAD仿真平臺成功開發(fā)出了橫向AlGaN/GaN基SBD模型數(shù)據(jù)庫，并系統(tǒng)地研究了場板結(jié)構(gòu)參數(shù)以及溫度對器件電學(xué)特性的影響。該數(shù)理模型包含了GaN材料的表面/界面/體缺陷信息，也為GaN/AlGaN HEMT器件的建模仿真、器件制備和可靠性分析奠定了基礎(chǔ)。
? ? ? ?圖1為在反向偏置100 V時有無場板結(jié)構(gòu)的橫向AlGaN/GaN基SBD的電勢分布。通過在橫向AlGaN/GaN基SBD結(jié)構(gòu)中引入場板結(jié)構(gòu)，一方面在反向偏置時能夠增加橫向耗盡區(qū)域的面積，提升反向擊穿電壓；另一方面，場板與凹槽陽極之間可以形成電荷耦合效應(yīng)，能夠有效地減小凹槽陽極邊緣的峰值電場，同時減弱鏡像力的影響，抑制器件的漏電流。
圖1反偏電壓為100 V的電勢分布圖：（a）無場板結(jié)構(gòu)；（b）具有場板結(jié)構(gòu)
? ? ? ?為進(jìn)一步優(yōu)化器件性能，技術(shù)團隊對場板結(jié)構(gòu)的長度、厚度、材料等參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，例如圖2（a）-（d）的研究結(jié)果所示，隨著SiO2、Si3N4、Al2O3、HfO2的介電常數(shù)從3.4、7、9增加到20，凹槽陽極側(cè)壁的電荷耦合效應(yīng)逐漸增強，從而有效地減小了陽極邊緣肖特基結(jié)電場強度并抑制肖特基勢壘降低效應(yīng)，降低器件的漏電流【見圖2（e）】；同時，電場分布也更加均勻，當(dāng)介質(zhì)層采用HfO2時反向擊穿電壓可以提升至2700 V【見圖2（f）】，并通過了流片驗證。
圖2（a）-（d）具有不同介質(zhì)層器件的2-D電場分布；（e）具有不同介質(zhì)層器件的反向漏電流；（f）具有不同介質(zhì)層器件的反向擊穿電壓。
? ? ? ?此外，圖3還展示了外部環(huán)境溫度對SBD反向電學(xué)特性的影響，β1是以器件發(fā)生雪崩擊穿為擊穿點得到的溫度系數(shù)，從圖可知器件C1-C4的擊穿電壓都隨著溫度的增加而增加；β2是以器件漏電流達(dá)到1 mA/cm2為擊穿點得到的溫度系數(shù)，由于系數(shù)β2是負(fù)值，可以得出隨著溫度的增加漏電流增加。
圖3 器件C1- C4 BV1和BV2的溫度系數(shù)統(tǒng)計表
參考文獻(xiàn)：文章來源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-728266.html
[1] Japanese Journal of Applied Physics, vol.?62, no. 9, p. 094001, 2023, DOI: 10.35848/1347-4065/acf17a.文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-728266.html
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