李萌迪,祝杰杰,侯 斌,張 鵬,楊 凌,賈富春,常青原

(西安電子科技大學(xué),西安 710071)

0 引言

近些年隨著生產(chǎn)力的迅速發(fā)展與全球能源需求的持續(xù)增長,導(dǎo)致能源方面的問題日益凸顯。電能是受到最廣泛應(yīng)用的能源之一,但電能在轉(zhuǎn)化與運(yùn)用過程中會(huì)產(chǎn)生部分的無用功從而不可避免地出現(xiàn)能量的損耗,導(dǎo)致電能的轉(zhuǎn)化效率較低從而造成了能源的浪費(fèi)。電力控制和電能轉(zhuǎn)換過程中最核心部分即為電力電子技術(shù),而電力電子器件是其最重要、最基礎(chǔ)、最核心的元器件,因此對(duì)于電力電子器件的相關(guān)研究具有非常重大的意義[1-2]。目前電力電子器件所采用的材料主要為Si,其具有價(jià)格低廉、工藝成熟等特點(diǎn)。而GaN作為近幾十年發(fā)展起來的第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料(禁帶寬度為3.4 eV),相比于Si,其具備更高的擊穿場強(qiáng)(3.3 MV/cm)與更大的電子飽和速度(2.7×107cm/s)等優(yōu)勢(shì),因此GaN擁有更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和更大的市場潛力[3-4]。

GaN基準(zhǔn)垂直金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(metal oxide semiconductor field effect transistor,MOSFET)器件是一種電壓型控制器件,由于其具有高輸入阻抗、驅(qū)動(dòng)功率低、開關(guān)速率快以及對(duì)表面態(tài)陷阱不太敏感等優(yōu)點(diǎn),從而成為目前研究的熱點(diǎn)[5]。但由于GaN基準(zhǔn)垂直MOSFET導(dǎo)通時(shí)反型溝道載流子的遷移率較低,造成器件工作時(shí)導(dǎo)通電阻與損耗較大[6]。為了解決該問題,UCSB的Gupta等[7]提出了再生長溝道GaN MOSFET結(jié)構(gòu),其在傳統(tǒng)GaN MOSFET結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,通過金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積在原來n-p-n溝槽結(jié)構(gòu)上重新生長一層非故意摻雜(unintentional doping,UID)GaN夾層,制備了更高電子遷移率的再生長溝道層,使得溝道載流子的遷移率從7～10 cm2/V·s提高至25～40 cm2/V·s,導(dǎo)通電阻從9.3 mΩ·cm2大幅下降至3.8 mΩ·cm2。

該再生長溝道GaN MOSFET結(jié)構(gòu)主要是對(duì)器件的溝道區(qū)域進(jìn)行結(jié)構(gòu)創(chuàng)新,而其他區(qū)域如源極區(qū)、漏極區(qū)與漂移區(qū)還具有進(jìn)一步優(yōu)化的空間。文章主要對(duì)再生長溝道GaN MOSFET結(jié)構(gòu)與優(yōu)勢(shì)進(jìn)行介紹,通過仿真對(duì)這種結(jié)構(gòu)的電學(xué)特性進(jìn)行驗(yàn)證,并與常規(guī)器件進(jìn)行對(duì)比分析;但該結(jié)構(gòu)在導(dǎo)通時(shí),器件內(nèi)部載流子在除溝道外的其他區(qū)域還存在一些不合理的分布現(xiàn)象,因此針對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn),主要對(duì)器件源極區(qū)域與漂移區(qū)域的載流子分布進(jìn)行了合理優(yōu)化,旨在不影響器件擊穿特性的前提下進(jìn)一步降低其導(dǎo)通電阻的大小,從而減小該器件工作時(shí)的功率損耗。

1 再生長溝道GaN基準(zhǔn)垂直MOSFET

1.1 GaN材料簡介

以Si為代表的第一代半導(dǎo)體,盡管具備價(jià)格低廉、工藝成熟的特點(diǎn),但其作為單質(zhì)半導(dǎo)體,不僅禁帶寬度較窄,而且材料結(jié)構(gòu)單一,只能通過摻雜濃度來改變材料性能,應(yīng)用靈活性和廣泛性受到了極大的限制。以GaAs、InP為代表的第二代半導(dǎo)體[8],作為Ⅲ-Ⅴ族化合物半導(dǎo)體,可以通過調(diào)節(jié)其組分形成異質(zhì)結(jié),在結(jié)界面處形成高遷移率的二維電子氣(two-dimensional electron gas,2DEG),從而在高頻方面取得廣泛應(yīng)用;然而禁帶寬度仍比較窄,耐壓等級(jí)受到限制,不適合制作高壓大功率器件。

GaN材料作為新一代半導(dǎo)體材料,具備出色的材料物理及電學(xué)性質(zhì)。當(dāng)GaN面向高頻應(yīng)用時(shí),材料通過自發(fā)極化和壓電極化,會(huì)在GaN/AlGaN異質(zhì)結(jié)界面感生出高載流子遷移率(2 000 cm2/V·s)與濃度(>1×1013cm-2)的2DEG,使得器件具有極低的導(dǎo)通電阻和極短的電子渡越時(shí)間,從而使器件在高頻方面展現(xiàn)出優(yōu)良的性能[9-10];當(dāng)GaN面向高壓大功率應(yīng)用時(shí),能夠承受更高的擊穿場強(qiáng)(3.3 MV/cm),使得制備的器件具有更高的擊穿電壓,并且在同等的耐壓要求下,GaN所制備的器件具備更低的導(dǎo)通電阻,從而GaN材料在高壓大功率電力電子領(lǐng)域也具有很大的潛力[11-12]。

1.2 GaN基準(zhǔn)垂直MOSFET導(dǎo)通電阻組成

對(duì)于GaN基準(zhǔn)垂直MOSFET器件來說,導(dǎo)通電阻是衡量該器件綜合性能最重要的參數(shù)之一,導(dǎo)通電阻的大小決定了該器件在工作時(shí)所產(chǎn)生的功率損耗。對(duì)于一個(gè)理想的GaN MOSFET器件,其導(dǎo)通電阻越小那么該器件在工作時(shí)的功耗往往越低,因此在設(shè)計(jì)GaN基準(zhǔn)垂直MOSFET器件時(shí)應(yīng)盡可能的減小其導(dǎo)通電阻。圖1為該器件的導(dǎo)通電阻組成圖,可以看出總導(dǎo)通電阻Ron主要由5個(gè)部分構(gòu)成,分別是源極區(qū)體電阻Rs,溝道電阻Rch,漂移區(qū)總電阻Rdri(包括積累層電阻Ra與漂移區(qū)體電阻Rdrift),漏極區(qū)體電阻Rd,以及器件金屬-半導(dǎo)體接觸總電阻Rc(包括源極接觸電阻Rcs與漏極接觸電阻Rcd)。

圖1 GaN基準(zhǔn)垂直MOSFET器件導(dǎo)通電阻組成圖

其中,金屬-半導(dǎo)體接觸電阻Rc(Rcs+Rcd)可以通過提高N型GaN材料摻雜濃度或高溫快速退火的方式來降低其阻值大小; 源極區(qū)體電阻Rs與漏極區(qū)體電阻Rd可以通過適當(dāng)提高其各自的摻雜濃度來使得其體電阻得到有效地降低;溝道電阻Rch與漂移區(qū)總電阻Rdri相對(duì)來說在MOSFET器件總導(dǎo)通電阻Ron中的占比最大,其中溝道電阻在總導(dǎo)通電阻中占比往往會(huì)超過一半。

1.3 再生長溝道GaN基準(zhǔn)垂直MOSFET結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)

對(duì)于GaN基準(zhǔn)垂直MOSFET器件來說,其溝道載流子遷移率過低的原因主要有[7]:

1)柵槽是通過電感耦合等離子體設(shè)備進(jìn)行刻蝕形成,因此會(huì)產(chǎn)生大量不可控的刻蝕損傷,從而這些刻蝕損傷會(huì)降低溝道處載流子的遷移率;并且由于殘余Si的引入會(huì)增加正電荷,可能導(dǎo)致更低的擊穿電壓和閾值電壓;

2)柵極溝槽處刻蝕造成半導(dǎo)體一側(cè)界面的不平整度增大,從而引起器件溝道處界面散射的增加,使得溝道處載流子遷移率的下降;

3)P+GaN基區(qū)內(nèi)部電離后的Mg離子對(duì)溝道載流子的離子散射較大。

因此對(duì)于GaN基準(zhǔn)垂直MOSFET器件來說,要想降低其導(dǎo)通電阻最有效的方法便是提高器件反型溝道載流子的遷移率以降低其溝道電阻。

常規(guī)GaN MOSFET器件其在柵槽刻蝕后,柵介質(zhì)直接沉積在柵槽處,器件的反型溝道形成于柵介質(zhì)與半導(dǎo)體(P型GaN基區(qū))界面半導(dǎo)體一側(cè)處;而對(duì)于再生長溝道GaN基準(zhǔn)垂直MOSFET結(jié)構(gòu),如圖2所示,在柵槽刻蝕后,會(huì)在其上方利用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積MOCVD重新生長一層非故意摻雜UID-GaN,接著在UID-GaN上沉積一層原位的柵介質(zhì),該器件的反型溝道形成于原位柵介質(zhì)與UID-GaN界面靠近UID-GaN一側(cè),該非故意摻雜UID-GaN即為器件的再生長溝道層。

圖2 再生長溝道GaN基準(zhǔn)垂直MOSFET結(jié)構(gòu)示意圖

再生長溝道GaN基準(zhǔn)垂直MOSFET結(jié)構(gòu)可以有效提高器件溝道遷移率的原因主要有[13-16]:

1)由于非故意摻雜UID-GaN層的存在,載流子可以通過這層再生長溝道層進(jìn)行傳輸,而該層并沒有經(jīng)過刻蝕工藝,柵介質(zhì)與半導(dǎo)體界面更為平整,大大降低了界面不平整散射效應(yīng);

2)再生長溝道層的存在使得器件溝道遠(yuǎn)離P+GaN層,并且該再生長溝道層并沒有進(jìn)行摻雜,從而有效減小了電離雜質(zhì)對(duì)溝道載流子的影響。適當(dāng)增加UID-GaN層的厚度可能有助于進(jìn)一步降低導(dǎo)通電阻,這樣可以使溝道進(jìn)一步遠(yuǎn)離P+GaN層,從而進(jìn)一步降低電離雜質(zhì)散射對(duì)溝道載流子輸運(yùn)的影響。

2 再生長溝道GaN基準(zhǔn)垂直MOSFET器件仿真

2.1 結(jié)構(gòu)仿真

本節(jié)借助仿真軟件對(duì)再生長溝道GaN基準(zhǔn)垂直MOSFET器件進(jìn)行研究,并與常規(guī)結(jié)構(gòu)的電學(xué)特性進(jìn)行對(duì)比。圖3與圖4分別為常規(guī)GaN基準(zhǔn)垂直MOSFET(簡稱為常規(guī)結(jié)構(gòu),w/o UID-GaN)與再生長溝道GaN基準(zhǔn)垂直MOSFET(簡稱為再生長溝道結(jié)構(gòu),w UID-GaN)的仿真結(jié)構(gòu)圖。從圖中可以看到兩者的區(qū)別僅僅在柵極與半導(dǎo)體之間是否有UID-GaN再生長溝道層,其他結(jié)構(gòu)參數(shù)均為一致,圖中紅框所框選的區(qū)域?yàn)闁挪厶幍木植糠糯蟆?/p>

圖3 常規(guī)GaN基準(zhǔn)垂直MOSFET仿真結(jié)構(gòu)圖

圖4 再生長溝道GaN基準(zhǔn)垂直MOSFET仿真結(jié)構(gòu)圖

該UID-GaN再生長溝道層的厚度定義為50 nm,背景載流子濃度為1×1016cm-3。

2.2 轉(zhuǎn)移特性與輸出特性仿真

圖5為兩種結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移特性對(duì)比圖,常規(guī)結(jié)構(gòu)閾值電壓為2.97 V,再生長溝道結(jié)構(gòu)閾值電壓為2.25 V,這是由于再生長溝道的引入使得器件溝道處更容易反型,從而導(dǎo)致閾值電壓的下降。

圖5 常規(guī)結(jié)構(gòu)與再生長溝道結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移特性對(duì)比圖

圖6和圖7為常規(guī)結(jié)構(gòu)與再生長溝道結(jié)構(gòu)的輸出特性圖,可以看出常規(guī)結(jié)構(gòu)的導(dǎo)通電阻為6.1 mΩ·cm2,而再生長溝道結(jié)構(gòu)的導(dǎo)通電阻為5.5 mΩ·cm2,驗(yàn)證了再生長溝道結(jié)構(gòu)由于提高器件反型時(shí)溝道載流子的遷移率,從而降低器件總導(dǎo)通電阻。

圖6 常規(guī)結(jié)構(gòu)輸出特性圖

圖7 再生長溝道結(jié)構(gòu)輸出特性圖

2.3 擊穿特性仿真

圖8為兩種結(jié)構(gòu)的擊穿特性對(duì)比圖,器件的擊穿電壓定義為當(dāng)漏電流密度達(dá)到50 mA/cm2時(shí)所對(duì)應(yīng)的漏極電壓Vdrain,在圖中以紅色虛線標(biāo)注。

圖8 常規(guī)結(jié)構(gòu)與再生長溝道結(jié)構(gòu)擊穿特性對(duì)比圖

常規(guī)結(jié)構(gòu)的擊穿電壓為1 078 V,再生長溝道結(jié)構(gòu)的擊穿電壓為1 103 V,因此可以證明再生長溝道的引入不會(huì)引起GaN MOSFET器件擊穿特性的惡化。這是因?yàn)閷?duì)于GaN MOSFET器件來說,其擊穿電壓主要受漂移區(qū)域厚度和摻雜的影響,而文章中的仿真結(jié)構(gòu)中漂移區(qū)厚度為4 μm,遠(yuǎn)大于再生長溝道層UID-GaN的厚度50 nm,因此UID-GaN的引入不會(huì)影響GaN MOSFET器件的擊穿特性。

3 新型再生長溝道GaN基準(zhǔn)垂直MOSFET

從上一節(jié)的仿真數(shù)據(jù)可以看出,對(duì)于GaN基準(zhǔn)垂直MOSFET來說,再生長溝道層的引入在不影響擊穿特性的前提下,有效減小了器件的導(dǎo)通電阻,同時(shí),器件的閾值電壓也有所下降,但其導(dǎo)通時(shí)內(nèi)部的載流子在溝道外其他區(qū)域還存在部分不合理的分布現(xiàn)象。該器件導(dǎo)通時(shí)的電流路徑可以分為4個(gè)部分,從上至下分別為源極區(qū)域、溝道區(qū)域、漂移區(qū)域與漏極區(qū)域,如圖9所示。

圖9 再生長溝道GaN基準(zhǔn)垂直MOSFET電流導(dǎo)通路徑圖

由于該器件仿真結(jié)構(gòu)中n+GaN漏極區(qū)的摻雜濃度高達(dá)1×1020cm-3,因此漏極區(qū)域?qū)娮柙谄骷倢?dǎo)通電阻中占比極低,故對(duì)該區(qū)域的載流子分布暫不進(jìn)行優(yōu)化,文章主要是針對(duì)器件的源極區(qū)與漂移區(qū)域進(jìn)行載流子的分布優(yōu)化。

3.1 載流子分布優(yōu)化:源極區(qū)域

再生長溝道GaN基準(zhǔn)垂直MOSFET在制備過程中,要在柵槽區(qū)域進(jìn)行再生長溝道層沉積,該過程需要在600 ℃以上的高溫下進(jìn)行?？紤]到如果采用后柵工藝,即先對(duì)源漏極電極進(jìn)行制作,那么GaN再生長時(shí)的高溫會(huì)對(duì)源漏極歐姆金屬造成負(fù)面影響,如歐姆接觸電阻退化、出現(xiàn)金屬爆點(diǎn)等。因此,該器件在源漏極金屬蒸發(fā)前需要先進(jìn)行再生長溝道層沉積,同時(shí)為了防止該溝道層被氧化,再生長結(jié)束后需進(jìn)行柵介質(zhì)Al2O3的沉積,但這樣會(huì)導(dǎo)致后續(xù)在源極蒸發(fā)時(shí)源極金屬帽子下方有一層Al2O3,如圖10所示,紅框?yàn)樵礃O區(qū)域的局部放大圖;圖11為源極區(qū)域載流子分布優(yōu)化后示意圖,即通過對(duì)源電極金屬帽下方與N+GaN源極區(qū)之間的Al2O3進(jìn)行F基刻蝕,使得源極金屬帽子直接搭在N+GaN上方與半導(dǎo)體材料相接。

圖10 源極區(qū)域優(yōu)化前結(jié)構(gòu)圖

圖11 源極區(qū)域優(yōu)化后結(jié)構(gòu)圖

將源極區(qū)域載流子分布優(yōu)化前,未進(jìn)行源極金屬帽子下方Al2O3刻蝕的器件稱作w/o Al2O3etch;而對(duì)源極金屬帽子下方Al2O3刻蝕優(yōu)化后的器件稱作w Al2O3etch,圖12為兩種結(jié)構(gòu)導(dǎo)通時(shí)總電流密度圖。從圖中可以看出,w Al2O3etch器件其源極區(qū)域的電流導(dǎo)通路徑相對(duì)于w/o Al2O3etch得到了有效的縮短。對(duì)于該仿真的新型再生長溝道GaN MOSFET來說,器件源極區(qū)域的摻雜濃度是固定不變的,從而源極區(qū)域可以等效為一個(gè)電阻,其阻值大小隨電流導(dǎo)通路徑的長短是線性變化的,因此w Al2O3etch器件源極區(qū)域的導(dǎo)通電阻得到了有效的降低。

圖12 源極區(qū)域優(yōu)化前后導(dǎo)通時(shí)總電流密度對(duì)比圖

從圖13、圖14兩種的轉(zhuǎn)移與輸出特性對(duì)比圖可以看出,源極區(qū)域優(yōu)化后對(duì)器件的閾值電壓影響較小,其中優(yōu)化前w/o Al2O3etch器件的閾值電壓為2.2 V,而優(yōu)化后w Al2O3etch器件的閾值電壓為2.3 V。但將源極區(qū)域優(yōu)化后使得器件的導(dǎo)通電阻大小得到了有效的降低,其中w/o Al2O3etch器件的導(dǎo)通電阻為2.4 mΩ·cm2,而w Al2O3etch器件的導(dǎo)通電阻下降至2.1 mΩ·cm2。

圖13 源極區(qū)域優(yōu)化前后轉(zhuǎn)移特性對(duì)比圖

圖14 源極區(qū)域優(yōu)化前后輸出特性對(duì)比圖

為了驗(yàn)證源極金屬帽子下方Al2O3的刻蝕是否會(huì)對(duì)器件的擊穿特性產(chǎn)生影響,對(duì)w/o Al2O3etch與w Al2O3etch的擊穿特性進(jìn)行仿真,圖15為兩種結(jié)構(gòu)的擊穿特性對(duì)比圖,可以看出w/o Al2O3etch與w Al2O3etch的擊穿電壓相等都為1 059 V。這是因?yàn)閷?duì)于再生長溝道GaN MOSFET來說,器件處于阻斷狀態(tài)下時(shí)主要靠P型基區(qū)與N型漂移區(qū)組成的PN結(jié)來耐壓,因此對(duì)源極金屬帽子下方Al2O3進(jìn)行刻蝕后并不會(huì)對(duì)器件的擊穿特性造成影響。

圖15 源極區(qū)域優(yōu)化前后擊穿特性對(duì)比圖

3.2 載流子分布優(yōu)化:漂移區(qū)域

當(dāng)再生長溝道GaN基準(zhǔn)垂直MOSFET器件工作時(shí),電子從源極Source區(qū)通過反型溝道后會(huì)進(jìn)入到N-GaN漂移區(qū)內(nèi),但在帶正電的柵電極Gate對(duì)電子的吸引作用下,導(dǎo)致柵電極下方產(chǎn)生電流擁擠現(xiàn)象,并會(huì)在其下方形成一層載流子的積累層,由于這個(gè)積累層的存在會(huì)造成MOSFET器件漂移區(qū)對(duì)應(yīng)導(dǎo)通電阻的增加。圖16為該器件漂移區(qū)域載流子分布優(yōu)化前結(jié)構(gòu)示意圖,圖17為導(dǎo)通時(shí)的總電流密度分布圖,從中可以看出載流子在進(jìn)入到漂移區(qū)后,在柵極下方產(chǎn)生了明顯的擁擠現(xiàn)象。

圖16 漂移區(qū)域優(yōu)化前結(jié)構(gòu)圖

圖17 漂移區(qū)域優(yōu)化前導(dǎo)通時(shí)總電流密度圖

通過在柵極下方插入一層載流子分布層(current distribution layer,CDL),該層與P+GaN層相連接,并且摻雜濃度略高于漂移區(qū)的摻雜濃度。在本仿真結(jié)構(gòu)中,漂移區(qū)的摻雜濃度為5×1015cm-3,厚度為4 μm;CDL的摻雜濃度為1×1016cm-3,厚度為0.5 μm。載流子分布層CDL的存在使得漂移區(qū)內(nèi)柵極下方的電子橫向延伸到器件的平面方向,漂移區(qū)內(nèi)載流子分布更均勻,從而器件漂移區(qū)對(duì)應(yīng)的導(dǎo)通電阻下降。圖18為漂移區(qū)域載流子分布優(yōu)化后結(jié)構(gòu)示意圖,圖19為導(dǎo)通時(shí)的總電流密度分布圖,可以看出優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)中漂移區(qū)內(nèi)柵極下方載流子的分布更為均勻。

圖18 漂移區(qū)域優(yōu)化后結(jié)構(gòu)圖

圖19 漂移區(qū)域優(yōu)化后導(dǎo)通時(shí)總電流密度圖

將漂移區(qū)域載流子分布優(yōu)化前,不具有載流子分布層CDL的器件稱作w/o CDL;而將優(yōu)化后具有載流子分布層CDL的器件稱作w CDL。圖20為兩種器件轉(zhuǎn)移特性的對(duì)比圖,從中可以看出,載流子分布層CDL的插入對(duì)器件轉(zhuǎn)移特性幾乎沒有影響,兩種器件的閾值電壓均為2.3 V。

圖20 漂移區(qū)域優(yōu)化前后轉(zhuǎn)移特性對(duì)比圖

圖21為優(yōu)化前后兩種器件輸出特性的對(duì)比圖,從中可以看出具有載流子分布層CDL的器件具有更低的導(dǎo)通電阻以及更高的飽和輸出電流,其中w/o CDL器件的導(dǎo)通電阻為2.1 mΩ·cm2,而w CDL器件的導(dǎo)通電阻下降至1.8 mΩ·cm2。

圖21 漂移區(qū)域優(yōu)化前后輸出特性對(duì)比圖

為了驗(yàn)證柵極下方載流子分布層CDL的加入是否會(huì)對(duì)器件的擊穿特性產(chǎn)生影響,對(duì)兩種器件的擊穿特性也進(jìn)行了仿真。圖22為優(yōu)化前后兩種結(jié)構(gòu)的擊穿特性對(duì)比圖。

圖22 漂移區(qū)域優(yōu)化前后擊穿特性對(duì)比圖

從圖22中可以看出,漂移區(qū)優(yōu)化前結(jié)構(gòu)w/o CDL的擊穿電壓為1 059 V,漂移區(qū)優(yōu)化后結(jié)構(gòu)w CDL的擊穿電壓為1 053 V。因此可以證明w CDL結(jié)構(gòu)在不影響再生長溝道結(jié)構(gòu)擊穿特性的前提下,有效提高了器件的飽和輸出電流并降低了器件的導(dǎo)通電阻。

4 結(jié)論

文章首先對(duì)GaN材料作以介紹,并對(duì)再生長溝道GaN基準(zhǔn)垂直MOSFET器件的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了分析;然后利用Silvaco TCAD軟件對(duì)該結(jié)構(gòu)的電學(xué)特性進(jìn)行仿真驗(yàn)證,并與常規(guī)結(jié)構(gòu)作以對(duì)比,通過仿真結(jié)果可以證明再生長溝道層UID-GaN的引入在不影響擊穿特性的前提下,有效減小了器件的導(dǎo)通電阻。但該再生長溝道結(jié)構(gòu)在導(dǎo)通時(shí),器件內(nèi)部載流子在除溝道外的其他區(qū)域還存在一些不合理的分布現(xiàn)象。因此文章在再生長溝道GaN基準(zhǔn)垂直MOSFET的基礎(chǔ)上進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改進(jìn),主要針對(duì)器件在源極區(qū)域與漂移區(qū)域的載流子分布進(jìn)行了合理優(yōu)化。最終設(shè)計(jì)出了閾值電壓為2.3 V的新型再生長溝道GaN基準(zhǔn)垂直MOSFET,器件的導(dǎo)通電阻低至1.8 mΩ·cm2,擊穿電壓高達(dá)1 053 V。