Resumen - Demostración de TFTs 3D integrados monolíticamente en HEMTs de GaN utilizando configuración de cascode con alta tensión de ruptura (>1900V)

Demostración de TFTs 3D integrados monolíticamente en HEMTs de GaN utilizando configuración de cascode con alta tensión de ruptura (>1900V)

2025-07-10 07:58:22

{"Tian-Li Wu","Hsin-Jou Ho","Chia-Wei Liu","Yi-Chen Chen"}

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Esta investigación demuestra la viabilidad y el potencial de la integración monolítica 3D de transistores de película delgada de óxido de indio-galio-zinc amorfo (a-IGZO) en transistores de efecto de campo (TFTs) de nitruro de galio (GaN) utilizando una configuración cascode, logrando una alta voltaje de ruptura superior a 1900 V. El estudio explora dos configuraciones de dispositivos con diferentes espesores de canal de a-IGZO (30 nm y 10 nm). La configuración con un canal de a-IGZO de 10 nm, denominada Muestra B, muestra un rendimiento eléctrico superior, incluyendo una alta relación de corriente ON/OFF de aproximadamente 10⁷, bajo voltaje subumbral y una alta voltaje de ruptura que supera los 1900 V, comparable a los transistores de efecto de campo de potencia de nitruro de galio independientes. La investigación utiliza el enfoque cascode, combinando un TFT de bajo voltaje con un transistor de efecto de campo de alta voltaje de nitruro de galio. Esta configuración permite que los transistores de efecto de campo de nitruro de galio soporten alta voltaje durante la operación en estado OFF, mientras que los TFTs de a-IGZO controlan la operación en estado ON. La integración monolítica 3D de TFTs en transistores de efecto de campo de nitruro de galio sobre GaN-en-Si permite aprovechar la alta capacidad de ruptura de la tecnología de nitruro de galio, contribuyendo al rendimiento superior de la Muestra B. El proceso de fabricación del dispositivo implica dos partes principales: la fabricación de transistores de efecto de campo de nitruro de galio y la deposición de TFTs de a-IGZO. Los transistores de efecto de campo de nitruro de galio se fabrican utilizando un proceso estándar que incluye implantación de iones N+, deposición de la capa dieléctrica de puerta de SiON, formación de contactos ohmicos y crecimiento de la capa epitaxial. A continuación, los TFTs de a-IGZO se integran en los transistores de efecto de campo de nitruro de galio utilizando sputtering de RF para depositar el canal de a-IGZO, seguido de la formación de contactos de fuente y drenaje y la deposición de dieléctrico de puerta y metal. El estudio subraya las ventajas de la integración 3D de TFTs y transistores de efecto de campo de nitruro de galio para aplicaciones de alta voltaje. Los resultados indican que este enfoque es una solución prometedora para mejorar las características de alta voltaje de los TFTs, abriendo nuevas oportunidades para su uso en aplicaciones de alta voltaje.