垂直 GaN 技術：GaN 在橫向和縱向技術方麵的主要技術差異
垂直結構通常被認為有利於高電壓、高功率器件，因為它便於電流擴散和熱管理，並允許在不增大芯片尺寸的情況下實現高電壓幾乎所有商用的MV/HV Si和SiC功率器件都是基於垂直結構此外，與GaN-on-Si外延相比，GaN-on-GaN同質外延層具有更低的位錯密度，(VON)是由GaN的大能帶隙引起的。先進的sbd是非常可取的，因為它們結合了肖特基樣正向特性(具有低VON)和pn樣反向特性(峰值電場從表麵移到半導體中)。這些先進的SBDs包括溝道MIS/MOS勢壘肖特基(TMBS)二極管，結勢壘肖特基(JBS)二極管，合並p-n/肖特基二極管(MPS)。這些二極管采用MIS堆棧或p-n結在低反向偏置時耗盡漂移區域的頂部，從而屏蔽肖特基接觸頂部免受強電場的影響。JBS和MPS二極管具有相似的結構，隻是與p-GaN的肖特基接觸或歐姆接觸不同。600-700 V的GaN TMBS二極管和JBS二極管，和2 kV的MPS二極管，與標準SBDs相比，泄漏電流至少低100倍。
橫向 GaN 矽或碳化矽器件上的 GaN 結合了熱膨脹係數不匹配的材料。此外，我們可以說在典型的 GaN HEMT 器件中，通道非常靠近表麵，大約為幾百納米，這可能會產生冷卻和鈍化問題。在橫向GaN on silicon器件中，你知道，漏源分離決定了器件的擊穿電壓，所以差異很大。我想問你，如果我們可以開始，你能解決這些設備之間的技術差異嗎?您能告訴我 GaN 在橫向和縱向技術方麵的主要技術差異嗎?
在橫向 GaN 矽或碳化矽器件上的 GaN 結合了熱膨脹係數不匹配的材料。此外，我們可以說在典型的 GaN HEMT 器件中，通道非常靠近表麵，大約為幾百納米，這可能會產生冷卻和鈍化問題。在橫向GaN on silicon器件中，你知道，漏源分離決定了器件的擊穿電壓，所以差異很大。我想問你，如果我們可以開始，你能解決這些設備之間的技術差異嗎?您能告訴我 GaN 在橫向和縱向技術方麵的主要技術差異嗎?
橫向器件，我傾向於認為它們實際上是一些已開發的 RF GaN 器件的表親，它基於異質結構。電流的傳輸是通過二維電子氣進行的，它在很大程度上是一種表麵定向裝置。對於垂直 GaN 器件，它仍然是 GaN，但器件的結構和 GaN 的真正性質卻大不相同。我傾向於將垂直 GaN 器件真正視為分立矽或碳化矽功率器件的類似物。因此，如果您看卡通片或設備的橫截麵，就會發現它與矽或碳化矽具有非常相似的特征。
因此，您通常有一個原生基板，一個氮化镓基板，不一定非要如此，但這是首選。所以這是一個區別，你有一個厚的漂移層，它是阻擋電壓的層，同時也充當電流的電阻器。因此，存在垂直傳輸，電場往往主要是垂直的，首先要訂購的不是表麵設備，最高的場，你會嚐試埋在設備內的 PN 結處。現在，對於二極管，或者實際上任何設備，您確實有需要處理的邊緣終端。如果它是 MOSFET，則頂部會有一個電介質柵極。所以在材料的性質和加工上肯定存在一些差異。對於垂直 GaN，它又有點像矽或碳化矽分立功率器件。隻是從橫截麵的角度和布局等方麵來看。這些是主要區別。這是阻擋電壓的層，也充當電流的電阻器。
國外垂直GaN器件的研究還處於初級階段，存在許多有待解決的問題。一個關鍵問題是在不同襯底上垂直GaN器件的成本和性能權衡。藍寶石上的氮化镓和矽上的氮化镓與氮化镓上的氮化镓相比，可以以更高的位錯密度為代價實現更低的外延成本例如，GaN上典型的位錯密度在GaN、藍寶石和Si上為103-106 cm2,1 07-108厘米2、108-109厘米2,分別。在GaN-on-Si中，較高的位錯密度可誘導相對較小的正向特性退化，但在高偏置時可產生較高的關態漏電流。有趣的是，雖然垂直GaN-on-Si器件的BV通常是由阱介導過程控製的，據報道這種阱介導的BV在開關電路中保持雪崩的強度。陷阱對設備泄漏和擊穿的影響，以及它們的影響與不同製造技術的相關性，以實現完全垂直GaN-on-Si和GaN-on-sapphire器件，需要進一步研究器件、材料和物理。
此外，在國外襯底上的垂直GaN器件中，更高的漏電流對器件可靠性和魯棒性的影響尚未被了解。注意，這一理解對於橫向GaN-on- si功率和射頻器件也很重要，因為它們在高漏偏置時的漏電流主要是垂直的，通過GaN緩衝層和過渡層。雖然所有的商用GaN-on- si器件都顯示了優秀的可靠性認證數據，但似乎缺乏襯底選擇(和GaN位錯密度)對橫向GaN器件可靠性和穩健性影響的基礎和比較研究。另一方麵，值得注意的是，商業GaN- On - si橫向hemt的良好可靠性並不意味著國外襯底上的垂直GaN器件也具有同樣的可靠性，因為這兩種器件的主要載流子傳輸方向完全不同。(來源：laocuo1142)
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