Résumé - Démonstration de TFTs 3D intégrés monolithiquement sur des HEMTs GaN en configuration cascode avec une haute tension de rupture (>1900V)

Démonstration de TFTs 3D intégrés monolithiquement sur des HEMTs GaN en configuration cascode avec une haute tension de rupture (>1900V)

2025-07-10 07:58:22

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

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Cette recherche démontre la faisabilité et le potentiel de l'intégration monolithique 3D de transistors à films minces à oxyde d'indium-gallium-zinc amorphe (a-IGZO) sur des transistors à haute mobilité des electrons en nitride de gallium (GaN) utilisant une configuration cascode, en atteignant une tension de rupture supérieure à 1900 V. L'étude explore deux configurations de dispositif avec différentes épaisseurs de canal a-IGZO (30 nm et 10 nm). La configuration avec un canal a-IGZO de 10 nm, désignée sous le nom d'échantillon B, présente une performance électrique supérieure, y compris un rapport courant ON/OFF d'environ 10⁷, une pente sous seuil faible et une tension de rupture supérieure à 1900 V, comparable aux HEMTs à puissance GaN indépendants. La recherche utilise l'approche cascode, en combinant un TFT à basse tension avec un HEMT GaN à haute tension. Cette configuration permet aux HEMT GaN de supporter une haute tension pendant l'opération OFF, tandis que les TFT a-IGZO contrôlent l'opération ON. L'intégration monolithique 3D des TFTs sur les HEMTs GaN sur silicium permet de tirer parti de la capacité de rupture élevée de la technologie GaN, contribuant à la performance supérieure de l'échantillon B. Le processus de fabrication du dispositif implique deux principales parties : la fabrication des HEMTs GaN et le dépôt des TFT a-IGZO. Les HEMTs GaN sont fabriqués à l'aide d'un processus standard impliquant l'implantation d'ions N+ ion, le dépôt d'une couche diélectrique d'oxyde d'indium-oxyde de silicium (SiON), la formation de contacts ohmiques et la croissance de couches épitaxiales. Les TFT a-IGZO sont ensuite intégrés sur les HEMTs GaN à l'aide de sputter RF pour déposer le canal a-IGZO, suivi de la formation des contacts source et drain et du dépôt des diélectriques de porte et des métaux. L'étude met en lumière les avantages de l'intégration 3D des TFTs et des HEMTs GaN pour les applications à haute tension. Les résultats indiquent que cette approche est une solution prometteuse pour améliorer les caractéristiques à haute tension des TFTs, ouvrant de nouvelles opportunités pour leur utilisation dans des applications à haute tension.