松下半導體(Panasonic Semiconductor)開發出了可將硅(Si)基板上形成的氮化鎵(GaN)功率晶體管的耐壓提高至5倍以上的技術。還有望實現3000V以上的耐壓。
硅基板上的GaN功率晶體管耐壓，本來應該是GaN膜耐壓和硅基板耐壓加之和，而實際上此前只取決于GaN膜的耐壓。因此，松下半導體為提高耐壓而采取了增加GaN膜厚度的措施。不過，多晶硅和GaN的晶格常數和熱脹系數不同，GaN膜過厚，就會出現開裂等問題。其結果，使GaN膜厚度從數μm 左右、耐壓從1000V左右提高一直是難題。
對此，松下半導體解明了GaN功率晶體管的耐壓只取決于GaN膜耐壓的原因，并對該問題產生的原因——流過硅基板和GaN表面的泄漏電流進行了抑制，從而提高了GaN功率晶體管的耐壓。結果，使GaN膜厚度達到1.9μm，耐壓達到2200V，提高至原來的5倍以上。另外，松下半導體表示，如果使用過去曾報告過的9μm的GaN膜厚度，將有可能實現3940V的耐壓。
松下半導體的具體做法是，首先調查了由硅基板上的GaN決定耐壓的原理。結果發現，在GaN晶體管的漏極加載正電壓時，硅基板和GaN表面會形成電子反轉層，導致出現泄漏電流，由于該泄漏電流的原因，會出現無法將硅基板耐壓計算在內的情況。接著，為了解決該問題，設計了在晶體管周邊部分的硅基板表面附近設置p型雜質層的耐壓升壓(Blocking Voltage Boosting，BVB)構造。通過在反轉層兩端設置p型雜質層，抑制了反轉層電子形成泄漏電流而流出的現象。最終可以將硅基板的耐壓計算在內，從而提高了耐壓。
另外，據松下半導體介紹，此次技術是日本新能源產業技術綜合開發機構(NEDO)共同研究業務的成果，已在“2010 IEEE International Electron Devices Meeting(IEDM 2010)”(2010年12月6～8日，美國舊金山)上公開。
