1200 V垂直型氮化镓 FinFET 晶体管的 TCAD 击穿仿真

Khaled Ahmeda, Nereus Agbo & Xiang Li
Research and Development Centre, Dynex Semiconductor Ltd, Doddington Rd, Lincoln LN6 3LF, United Kingdom

摘要

本文利用Silvaco Victory工具套件，对一颗1200 V垂直型氮化镓（GaN）FinFET晶体管进行了TCAD工艺仿真、网格生成及器件仿真。该仿真结构基于先前文献报道，在氮化镓衬底上制备了垂直型GaN FinFET，其结构组成包括n⁺ GaN帽层、轻掺杂漂移区以及Al₂O₃栅介质层。我们首先在Victory Process中复现了工艺制造流程，随后在Victory Mesh中完成网格优化，最后在Victory Device中进行了电学特性仿真。仿真中采用的物理模型包括SRH复合、俄歇复合、带带隧穿、肖特基隧穿、自热效应及碰撞电离等模型。仿真复现了器件在约1200V电压附近的击穿行为，同时源极与栅极漏电流均维持在较低水平。针对电场分布、碰撞电离产生率及电流密度的分析表明，器件的击穿主要由Fin底部区域的电场聚集所主导。上述结果验证了TCAD仿真在捕捉垂直型GaN FinFET击穿特性方面的能力，并为器件的高压特性优化提供了深入洞察。