其次是在栅极电极和AlGaN层之间设置名为“覆盖层”的p型层的方法。松下就采用了这种方法，该公司设置了p型AlGaN层作为覆盖层。该方法具有容易降低导通电阻的特点。

　　最后是设置栅极绝缘膜的方法。这是单纯的GaN类FET而非HEMT利用的方法。不过，一般多与凹槽构造组合使用。因为这样不但容易调整阈值电压，还能减少漏电流。

　　除此之外，还有很多常闭方法正在研究之中。根据情况还可组合使用多种方法。

　　实现1kV以上的耐压

　　GaN类功率元件电气特性方面存在的第二个课题是耐压。由于是在Si基板这种不同材质的基板上制作，因此很难提高耐压，此前耐压一直较低。不过，现在情况有了显著改善，耐压为600V级的GaN类晶体管将于2011年下半年至2012年供货。

　　另外，目前还出现了耐压超过1kV的研发成果。例如，新一代功率元件技术研究联盟在“ISPSD 2011”上公开了耐压高达1.7kV的GaN类功率元件(图9)。这是通过使外延层整体厚度达到7.3μm、将无掺杂GaN层的厚度减薄至50nm、以及设置碳(C)掺杂GaN层等实现的。

图9：实现1.7kV的耐压

　　新一代功率元件技术研究联盟开发出了耐压高达1.7kV的常闭型GaN类功率元件。是通过加厚外延层、减薄无掺杂GaN层以及设置碳掺杂GaN层等实现的。

　　松下开发出了可实现2.2kV耐压的要素技术。通过在Si基板表面附近设置p型层，减轻了向漏极加载正向电压时，Si基板和GaN界面产生的反转层的漏电流(图10)。由此，GaN外延层能以1.9μm的厚度实现2.2kV的耐压。利用该构造，还有望实现3kV以上的耐压。

图10：减小漏电流、提高耐压

　　松下通过在Si基板表面附近设置p型层，提高了GaN类功率元件的耐压。因为可减小向漏极加载正向电压时，Si基板和GaN界面产生的反转层的漏电流。(图由本站根据松下的资料制作)

　　抑制电流崩塌

　　GaN类功率元件电气特性方面的第三个课题是“电流崩塌”。电流崩塌是指，加载高漏极电压后，再加载漏极电压的话，导通电阻会上升的现象。估计其主要原因在于，通过元件内的电子阱移动通道的电子被捕获了。

　　电场过于集中在栅极电极端会产生漏电子，从而生成电子阱。也就是说，要想抑制电流崩塌，必须缓解电场集中的情况。

　　实现手法大致有两种。一是采用在栅极电极追加金属板的“场板(FP)构造”的方法。作为缓解电场集中的方法较为普遍。

　　另一种是不采用FP构造的方法。例如POWDEC公司在栅极和漏极之间增加了无掺杂GaN层和p型GaN层，抑制了电流崩塌(图11)。该公司认为，采用 FP难以确保1kV以上的耐压，因此采用了此次的这种构造。POWDEC已确认，在蓝宝石基板上确保了1.1kV的耐压，而且“基本没出现”(该公司)因电流崩塌造成的导通电阻上升。

图11：抑制电流崩塌

　　POWDEC在栅极和漏极之间加入了无掺杂GaN层和p型GaN层，提高耐压的同时，抑制了电流崩塌(a)。如果采用这种元件构造，不容易出现电场集中，可减少漏电子，因此能抑制电流崩塌(b)。(图由本站根据POWDEC的资料制作)

GaN类功率半导体能否成为新一代功率半导体的主角？(上)