垂直結構氮化鎵功率晶體管的材料與工藝問題

摘要：硅功率器件已接近其理論物理性能的極限。基于寬禁帶半導體材料的電力電子系統能夠實現更高的功率密度和電能轉換效率,而具有高臨界電場和載流子遷移率的氮化鎵被認為是未來高功率、高頻和高溫應用的最有希望的候選者之一,而由品質因子給出的氮化鎵基功率器件的綜合性能具有大于1000倍于硅器件的理論極限。目前已產業化的氮化鎵功率晶體管主要基于水平結構,但垂直結構更有利于實現更高電壓和更大電流。隨著氮化鎵襯底材料的逐漸成熟,近期垂直結構氮化鎵功率器件成為了學術界和產業界的研究熱點,并被認為是下一代650~3300V電力電子應用的候選器件。基于此,回顧了垂直結構氮化鎵晶體管的最新進展,特別是與器件相關的材料和工藝問題,并總結了開發高性能垂直結構氮化鎵功率晶體管的主要挑戰。