Att ta fram små lågohmiga GaN och AlGaN-transistorer som klarar höga blockeringsspänningar har tidigare visat sig vara svårt. Nu har forskare i Japan tagit fram en vertikalt orienterad transistor med en on-resistans på mindre än 2 mΩ cm² och en blockeringsspänning på över 1,2 kV.

Tidigare har forskarnas arbete fokuserat på i sidled orienterade GaN- och AlGaN-transistorer som lätt kan uppnå en hög mobilitet och låg resistans. Men dessa strukturer är begränsade i termer av de genombrotts- och tröskelspänningar som kan uppnås utan att kompromissa med komponentens storlek, vilket kan göra dem olämpliga i fordonsapplikationer. Nu uppges Tohru Oka och hans kollegor vid Toyoda Goseis huvudkontor för forskning och utveckling i Japan ha visat hur dessa begränsningar kan övervinnas.

Det har redan visats att en vertikal orientering kan öka genombrottsspänningen genom att öka tjockleken i transistorns driftregion utan att kompromissa med komponentens storlek. Men hittills har dessa strukturer varit begränsade av den blockeringsspänning som transistorn kan motstå med samtidig bibehållen låg on-resistans.

– Vi förändrade tjocklekarna och dopningkoncentrationerna hos kanal och driftlagren för att minska motståndet hos de epitaxiella skikten med bibehållen blockeringsspänning på över 1,2 kV, skriver Oka och hans kollegor i en rapport om sitt arbete.

De använder också hexagonalt formade trenchgates för att öka gatebredden per ytenhet och därigenom minska den specifika  on-resistansen.

­– Detta ledde till utmärkta prestanda för vertikala GaN MOSFETs i 1,2 kV-klassen med en specifik on-resistans på mindre än 2,8 mΩ cm², säger Oka i ett pressmeddelande från Japan Society of Applied Physics (JSAP).

Resutaten har publicerats i Applied Physics Express (APEX)

Referens:
Tohru Oka, Tsutomu Ina, Yukihisa Ueno, and Junya Nishii  1.8mΩ-cm² vertical GaN-based trench metal–oxide–semiconductor field-effect transistors on a free-standing GaN substrate for 1.2-kV-class operation. Applied Physics Express 8, 054101 (2015). (Länk till artikel).

Filed under: Utländsk Teknik