近日，華為&山東大學聯合報道了報道了應用氟注入終端結構的1200V全垂直Si基GaN溝槽MOSFET（FIT-MOS），氟注入終端FIT區域固有的具有負性電荷成為阻性區域，天然的隔離器件，取代了傳統的mesa刻蝕終端（MET），消除了mesa邊緣的電場集中效應，從而將FIT-MOS的BV從MET-MOS的567V提升到1277V。此外，所制造的FIT-MOS表現出3.3V的Vth，ON/OFF為達到了1e7，Ron,sp為5.6mΩ·cm2。這些結果表明，具有很好的性價比的Si基GaN垂直晶體管在kV級應用中具有很大的潛力。相關成果以《1200 V Fully-Vertical GaN-on-Si Power MOSFET》為題發表在《IEEE Electron Device Letters》上。
全垂直溝槽MOS的NPN型外延結構的橫截面以及SIMS
圖 （a） R 的基準開，sp與 BV 相比，以及 （b） 漂移層厚度 （T漂移）與BV相比，用于硅、藍寶石（Sap）和GaN襯底上已報道的GaN垂直溝槽MOSFET的完全垂直FIT-MOS。
研究人員比較了 R開，sp、BV和漂移層厚度（T漂移）其 FIT 器件相對于先前報道的垂直 GaN 晶體管的性能（圖 3）。將擊穿和導通電阻相結合，BV2/R開，spBaliga 品質因數 （BFOM） 給出的值為 291MW/cm2，與在更昂貴的天然 GaN 襯底上制造的器件的價值相當。同時，與如此昂貴的 GaN/GaN 晶體管（7μm，而 1200V BV 超過 10μm）相比，FIT-MOS 具有更薄的漂移層，具有類似的 BV 性能。
測試結果顯示，FIT-MOS 呈現增強模式工作特性，閾值電壓（VTH）為 3.3V，開關電流比約為 10?，導通電流密度達 8kA/cm2，比導通電阻（Ron,sp）為 5.6mΩ?cm2，算是比較低的。它的擊穿電壓（BV）達到了 1277V，而對照的 MET-MOS 只有 567V。不過研究團隊也指出，因為 FIT 結構有額外的垂直泄漏路徑，FIT-MOS 在低漏源電壓（VDS）下的關態電流密度比 MET-MOS 大。
本文報道了1200V全垂直Si基GaN溝槽MOSFET的氟離子注入終端（FIT）結構，FIT結構取代了通常使用的mesa刻蝕終端，有效地隔離了分立的FIT-MOS，消除了MET-MOS中的電場集中現象，結果表明，該器件的擊穿電壓為1277V。氟離子注入終止技術為垂直GaN溝道MOSFET在kV級電力系統中的應用提供了廣闊的前景。
