Herstellung und Simulation von Gate-Trench-Komplexen in nativen Galliumnitrid-Substraten für Leistungs-Trench-MOSFETs mit Fokus auf der Verteilung des elektrischen Feldes

Abstract:
Essentieller Bestandteil des Galliumnitrid-Trench-MOSFETs ist der Gategrabenkomplex. Der etablierte Trockenätzprozess zur Erzeugung des Gategrabens in GaN basiert auf Chlorverbindungen und metallhaltigen Maskierungen. Beides macht den Prozess CMOS-inkompatibel, außerdem ist die Chlorchemie aus sicherheitstechnischer Sicht kritisch. In dieser Arbeit wurde ein CMOS-kompatibler Trockenätzprozess auf Schwefelhexafluoridbasis entwickelt. Durch einen hohen physikalischen Anteil in der Ätzung sowie die Zugabe von Argon, wurde eine Ätzrate von 1 µm/min erreicht. Die stark physikalische Ätzung führt in Kombination mit dem nichtflüchtigen Ätzprodukt Galliumfluorid zu ausgeprägtem Mictrotrenching. Mittels zweidimensionaler TCAD-Simulationen wurde der potentielle Einfluss der Microtrenches, sowie des Grabenkantenradius generell, im Hinblick auf die Verteilung des elektrischen Feldes untersucht.