中国科大在氧化镓功率电子器件领域取得重要进展

近日，中国科大微电子学院龙世兵教授课题组两篇论文入选第34届功率半导体器件和集成电路国际会议（ISPSD）。

据悉，氧化镓功率半导体器件推向产业化仍然有很多问题，包括边缘峰值电场难以抑制、增强型晶体管难以实现。课题组针对这两个痛点分别做了如下工作：

高耐压氧化镓二极管

该课题组基于NiO生长工艺和异质PN的前期研究基础，设计了结终端扩展结构，并优化退火工艺，成功制备出耐高压且耐高温的氧化镓异质结二极管。该研究采用的JTE设计能够有效缓解NiO/Ga2O3结边缘电场聚集效应，提高器件的击穿电压。最终测试结果表明该器件具有2.5mΩ·cm2的低导通电阻和室温下2.66 kV的高击穿电压，其功率品质因数高达2.83 GW/cm2。此外，器件在250°C下仍能保持1.77 kV的击穿电压，表现出极好的高温阻断特性，这是领域首次报道的高温击穿特性。研究成果发表在ISPSD 2022上。第一作者为中国科大微电子学院博士生郝伟兵，微电子学院龙世兵教授和徐光伟特任副研究员为论文共同通讯作者。

增强型氧化镓场效应晶体管

该课题组在原有增强型晶体管设计基础上，引入同样为宽禁带半导体材料的P型NiO，并与沟槽型结构相结合，成功设计并制备出了氧化镓增强型异质结场效应晶体管。该器件达到了0.9 V的阈值电压，较低的亚阈值摆幅（73 mV/dec），高器件跨导（14.8 mS/mm）以及接近零的器件回滞特性，这些特性表明器件具有良好的栅极控制能力。此外，器件的导通电阻得到了很好的保持，为151.5 Ω·mm，并且击穿电压达到了980 V。研究成果发表在ISPSD 2022上。第一作者为中国科大微电子学院博士生周选择，微电子学院龙世兵教授和徐光伟特任副研究员为论文共同通讯作者。