研究目的
研究GaN-on-SOI的缓冲层垂直漏电机制并评估其面向未来200V氮化镓功率集成电路的缓冲层可靠性。
研究成果
该研究成功识别了GaN-on-SOI中缓冲层垂直漏电机制的三个电压范围，并评估了其可靠性。推算出在175°C下工作10年的电压为470V，证明了GaN-on-SOI用于功率集成电路的稳健性。
研究不足
本研究仅限于200毫米GaN-on-SOI晶圆，可能无法直接适用于其他衬底尺寸或材料。工作电压和寿命的外推基于特定假设和模型，这些假设和模型可能无法涵盖所有实际工况条件。
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200毫米GaN-on-SOI的缓冲层垂直漏电机制与可靠性
DOI：10.1109/TED.2018.2878457
期刊：IEEE Transactions on Electron Devices
出版年份：2018
更新时间：2025-09-10 09:29:36
摘要：
本文对200毫米GaN-on-SOI器件的缓冲层垂直漏电机制及可靠性进行了全面研究。研究发现缓冲层垂直漏电流随偏压变化依次呈现低场漏电、变程跳跃传导和击穿三个区间。高温下低场漏电的增加被证实主要由表面漏电主导。缓冲层时变击穿（TDB）测试中的应力电压对形状因子β具有显著影响。在TDB曲线耗尽阶段观测到应力诱导漏电流，该阶段的应力-检测测量表明缺陷可能产生于螺位错周边——此处正反馈效应引发更集中的焦耳热并产生更多缺陷，最终因热失控导致缓冲层击穿?；谕级植纪己虴模型推算得出：当面积按150毫米功率晶体管漏极端尺寸等比例缩放且失效率控制在0.01%时，对应175℃环境下预期寿命10年的工作电压为470伏。GaN-on-SOI的可靠性验证对该平台未来200伏GaN功率集成电路的研发至关重要。
作者：
Xiangdong Li，Ming Zhao，Benoit Bakeroot，Karen Geens，Weiming Guo，Shuzhen You，Steve Stoffels，Vesa-Pekka Lempinen，Jaakko Sormunen，Guido Groeseneken，Stefaan Decoutere
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