刘成 李明 文章 顾钊源 杨明超 刘卫华 韩传余 张勇 耿莉† 郝跃

1) (西安交通大学微电子学院,西安市微纳电子与系统集成实验室,西安 710049)

2) (西安交通大学电气工程学院,西安 710049)

3) (西安电子科技大学微电子学院,西安 710071)

准垂直GaN 肖特基势垒二极管(SBD)因其低成本和高电流传输能力而备受关注.但其主要问题在于无法很好地估计器件的反向特性,从而影响二极管的设计.本文考虑了GaN 材料的缺陷以及多种漏电机制,建立了复合漏电模型,对准垂直GaN SBD 的特性进行了模拟,仿真结果与实验结果吻合.基于此所提模型设计出具有高击穿电压的阶梯型场板结构准垂直GaN SBD.根据漏电流、温度和电场在反向电压下的相关性,分析了漏电机制和器件耐压特性,设计的阶梯型场板结构准垂直GaN SBD 的Baliga 优值BFOM 达到73.81 MW/cm2.

1 引言

GaN 作为第三代半导体的代表,因其具有高击穿场[1,2]、高电子饱和速度[3]等优异的物理特性,已经成为高频、快速开关速度[4]、高工作温度功率器件的理想选择.垂直GaN 肖特基势垒二极管(SBD)引入了更均匀的电场和电流分布,这使得高电流的良好传输成为可能[5],同时,在处理高击穿电压、低反向漏电流时,表现出更大的优势[6].然而,由于垂直GaN SBD 器件衬底成本高,限制了其商业发展,因此,在蓝宝石衬底上生长的准垂直GaN SBD 结构受到广泛关注.

漏电流是准垂直GaN SBD 反向特性的关键参数,漏电流仿真对于器件的优化非常重要.然而,与漏电流相关的物理模型的不准确性给准垂直GaN SBD 的设计带……