【器件论文】设计和分析具有更强漏极电流、击穿电压和 PFOM 的高性能肖特基势垒 β-Ga₂O₃ MOSFET

        由印度国立伊斯兰大学的研究团队在学术期刊 International Journal of Numerical Modelling: Electronic Networks, Devices and Fields 发布了一篇名为 Design and Analysis of High-Performance Schottky Barrier β-Ga₂O₃ MOSFET With Enhanced Drain Current, Breakdown Voltage, and PFOM（设计和分析具有更强漏极电流、击穿电压和 PFOM 的高性能肖特基势垒 β-Ga₂O₃ MOSFET）的文章。

摘要

        本文提出了一种肖特基势垒 β-Ga₂O₃ MOSFET，并对其进行了设计与分析。该器件在漏极饱和电流、开关比（I_on/I_off）、跨导以及断态击穿电压等方面均实现了显著改善。所提出的设计采用肖特基势垒源极和漏极接触，有效降低了导通电阻（R_on）和正向压降，从而实现了更快的开关速度、更高的工作频率以及整体效率的提升。经过器件优化，发现采用工作函数为 3.90 eV 的源极和漏极可使漏极饱和电流（I_ds）达到 264 mA。此外，在传输特性中，证明增加通道掺杂浓度会使器件向耗尽模式转变，而降低掺杂浓度则使器件趋向于增强模式，但会以漏极电流的降低为代价。还对不同衬底上晶格温度及自加热效应进行了分析。进一步地，通过在器件中引入 SiO₂ 钝化层作为栅氧化层，并在器件中加入一层厚度为 400 nm、掺杂浓度为 1.5 × 10¹⁵ cm⁻³ 的非掺杂（UID）层，可进一步显著提升漏极饱和电流（I_ds）至 624 mA 和跨导至 38.09 mS，其数值几乎较无钝化层器件翻倍，同时实现了高达 10¹⁵ 的开关比。此外，引入 SiO₂ 钝化层还使器件的击穿电压提高至 2385 V，相比传统器件有明显改善。最终，器件实现了低比导通电阻（R_on,_sp）为 7.6 mΩ/cm²，以及高功率优值指标（PFOM，即 BV²/R_on,_sp）达到 748 MW/cm²。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/jnm.70009