【国际论文】具有集成鳍型二极管的低反向导通损耗氧化镓纵向FinFET

        近日由电子科技大学功率集成技术实验室研究团队在科学期刊《IEEE Transactions on Electron Devices》发表了一篇名为Low Reverse Conduction Loss β-Ga₂O₃ Vertical FinFET with an Integrated Fin Diode（具有集成鳍型二极管的低反向导通损耗氧化镓纵向FinFET）的论文文章。

内容摘要

        本文介绍了一种具有集成鳍型二极管（FD）的低反向导通损耗氧化镓纵向FinFET新结构（RC-FinFET），并利用Sentaurus TCAD仿真对其电学特性进行了研究分析。如图1(a)所示，RC-FinFET包括FinFET部分和FD部分，实现类MIS的导通和阻断特性。首先，在零偏置下，由于金属与β-Ga₂O₃的功函数差，MIS结构的耗尽作用使Fin沟道被夹断，实现常关的增强型器件；在正向导通和阻断状态下，FD的Fin沟道被夹断，几乎不影响阈值电压（V_th）和击穿电压（BV）。其次，由于Fin沟道的夹断作用，可以采用欧姆接触阳极替代肖特基接触，形成无结二极管。因此，在反向续流时，无结的FD实现极低的反向导通电压（V_on）；随反向偏置增加，沿Fin沟道侧壁形成电子积累层，提高反向电流能力。相较于无集成二极管的常规FinFET（C-FinFET），RC-FinFET的FinFET部分和FD部分可以分别调控V_th和V_on，从而同时实现高V_th和低V_on。如图1(b)所示，所提出的RC-FinFET具有极低的V_on=0.45 V，相较于C-FinFET大大降低且不受栅压影响。RC-FinFET同时具有高V_th=1.6 V，高BV=2545 V，Baliga优值高达1.41 GW/cm²。此外，与外接续流二极管的传统方法相比，RC-FinFET减少了寄生电感和总芯片面积，增强了其在高功率和低损耗功率转换系统中的应用潜力。

图1. (a) RC-FinFET结构示意图；(b) RC-FinFET与C-FinFET的反向导通性能对比。

原文链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/10130497