6月1日至5日，第37屆國際功率半導(dǎo)體器件和集成電路年會（IEEE The 37th International Symposium on Power Semiconductor Devices and Ics, IEEE ISPSD）在日本熊本召開。IEEE ISPSD涵蓋了功率半導(dǎo)體器件、功率集成電路、工藝、封裝和應(yīng)用等功率半導(dǎo)體領(lǐng)域的各個方面，是功率器件領(lǐng)域最具影響力和規(guī)模最大的頂級國際學(xué)術(shù)會議，被譽為該領(lǐng)域的“奧林匹克”盛會，一直以來都是國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界爭相發(fā)表重要成果的舞臺。

深圳平湖實驗室的論文《肖特基型p-GaN柵HEMT中雙跨導(dǎo)峰與單跨導(dǎo)峰的演變：部分耗盡與完全耗盡p-GaN層的影響》被ISPSD確認(rèn)接收，論文第一作者為劉軒博士，通訊作者為萬玉喜、David Zhou，該研究不僅是深圳平湖實驗室在GaN功率器件方向的最新研究成果，對商用化p-GaN柵HEMT器件的柵極結(jié)構(gòu)設(shè)計提供理論指導(dǎo)。

現(xiàn)場交流&Poster

論文簡介

劉軒博士的論文“Dual- vs. Single-Peak Transconductance Evolution in Schottky p-GaN Gate HEMTs: Influence of Partially and Fully Depleted p-GaN layer”首次闡明了肖特基型p-GaN柵HEMT中雙跨導(dǎo)峰的特征及其隨p-GaN層激活狀態(tài)的演化規(guī)律，對商用化p-GaN柵HEMT器件的柵極結(jié)構(gòu)設(shè)計提供理論指導(dǎo)。

論文首頁

本研究通過設(shè)計對比實驗：三組部分耗盡（PDP-GaN，Mg激活濃度2e19 cm-3 ~ 7e17 cm-3）與一組完全耗盡（FDP-GaN，Mg激活濃度可忽略）。系統(tǒng)性揭示了p-GaN層激活濃度與HEMT器件中跨導(dǎo)（Gm）特性間的關(guān)系，結(jié)果表明：

i. 在PDP-GaN器件中，不同Mg激活濃度晶圓的跨導(dǎo)Gm特征曲線都呈現(xiàn)雙峰特征。而在FDP-GaN器件的跨導(dǎo)Gm曲線則為單峰，該特征與完全鈍化后p-GaN層的柵極堆疊層可以近似看作MIS柵結(jié)構(gòu)一致。

ii. 在PDP-GaN器件的雙峰Gm特性中，隨著Mg激活濃度的降低，第一Gm峰的幅值對應(yīng)相同柵壓（VG）位置但幅值大小逐漸減小；第二Gm峰的幅值位置向高柵壓偏移且幅值衰減。

iii. 通過TCAD仿真驗證，雙跨導(dǎo)峰行為受柵極堆疊層背靠背結(jié)的柵壓分配（肖特基結(jié)電壓、勢壘層電壓和溝道電壓）機制影響，隨著Mg激活濃度越高肖特基結(jié)分壓越低。對于第一Gm峰，柵壓較低時由勢壘層電壓和溝道電壓主導(dǎo)，2DEG的濃度基本一致（第一Gm峰的柵壓相同），但肖特基結(jié)分壓影響，使得2DEG濃度的變化速率存在差異（第一Gm峰的幅值變化）。對于第二Gm峰，柵壓較高時由肖特基結(jié)電壓主導(dǎo)，高Mg激活濃度的肖特基結(jié)分壓較小，使得達到相同2DEG濃度需要更低柵壓（第二Gm峰對應(yīng)柵壓更低），同時，使得2DEG濃度的變化速率存在差異（第二Gm峰的幅值更大）。

該論文系統(tǒng)探究了p-GaN層Mg激活濃度對肖特基柵極HEMT器件開態(tài)跨導(dǎo)曲線峰演化的機制，闡明了Mg激活工藝對跨導(dǎo)特性的影響機制，為高性能p-GaN柵HEMT的設(shè)計優(yōu)化提供了關(guān)鍵指導(dǎo)。