耐圧ブースト構造によるSi基板上GaN トランジスタの高耐圧化

摘要

We propose a novel structure to boost the breakdown voltages of AlGaN/GaN hetero junction field effect transistors (HFETs) by widening a depletion layer in Si substrate. This utilizes ion implantation to selectively form heavily-doped p-type region at the peripheral area of the chip, which terminate the leakage current from the inversion layers at AIN/Si. The off-state breakdown voltage of the HFETs is increased up to 2200V by this Blocking-Voltage-Boosting (BVB) technology from 400V without the channel stoppers for the epitaxial GaN as thin as 1.9um on Si. This technology greatly helps to increase the blocking voltage even for thin epitaxial GaN on Si.%Si基板に空乏層を形成することで、同基板上GaN パワートランジスタの高耐圧化を実現する、いわゆる耐圧ブースト技術を開発した．今回，高ドレイン電圧印加状態において，GaN エビタキシヤル層とSi 基板の界面に電子チャネルが形成され，この電子チャネルを経路とするリーク電流がトランジスタの耐圧を制限していることを見出した．トランジスタのチップ周辺に，イオン注入により選択的にp 型層を形成し，リーク電流を抑制した．これにより，従来，エビタキシヤル層の膜厚で決定されていたオフ耐圧が，膜厚を増加させることなく著しく向上することが判明した．膜厚1.9μm のエビタキシヤル層において，オフ耐圧2200V とSi 基板上GaN トランジスタとしては非常に高い値を得た．