氮化镓功率器件的基本结构

最左边是我们常见的增强型,也就是常关型氮化镓器件;中间的是耗尽型,也就是常开型氮化镓器件,最右边的硅的LDMOS。我们看到这三者有很多相似的地方:首先他们都是横向器件,源极、漏极、门极都在芯片的上表面。漏源极电流Ids在芯片的上表面横向流动。第二,他们都是在硅衬底上长外延。不同之处在于硅LDMOS上长的是硅材料外延,并使用离子注入的方式来实现P/N结掺杂,而氮化镓器件则是利用MOCVD生长氮化物外延层。第三,氮化镓和硅LDMOS都是通过芯片表面的导电沟道来导电。增强型氮化镓和耗尽型氮化镓的本质区别在于门极未加任何电压的时候,二维电子气导电沟道是否是导通的。如果不做特别的工艺设计,氮化镓天生是耗尽型器件,二维电子气导电沟道需要门极施加负压来关断。增强型氮化镓器件,因为在铝镓氮阻挡层和门极金属中间还有一个叫p-GaN的层,这种设计使得门极下方的二维电子气沟道初始状态是断开的,实现了常关的功能。


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