一种双异质结极化增强的准纵向GaN HEMT器件.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112909077A(43)申请公布日2021.06.04(21)申请号202110169319.7(22)申请日2021.02.07(71)申请人电子科技大学地址611731四川省成都市高新西区西源大道2006号(72)发明人罗小蓉郗路凡魏杰孙涛邓思雨贾艳江廖德尊张成(74)专利代理机构成都点睛专利代理事务所(普通合伙)51232代理人孙一峰(51)Int.Cl.H01L29/06(2006.01)H01L29/778(2006.01)H01L21/335(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种双异质结极化增强的准纵向GaNHEMT器件(57)摘要本发明属于功率半导体技术领域，具体涉及一种双异质结极化增强的准纵向GaNHEMT器件。本发明相对于传统的GaNHEMT，采用P型GaN层提高二维空穴气浓度，耐压时双异质结界面处的二维电子气和空穴气分别耗尽，留下极性相反的固定极化电荷，电场线由正电荷指向负电荷，得到准矩形分布的横向电场；零偏时P型GaN层与二维空穴气共同阻断器件的纵向沟道，当P型GaN层被耗尽产生反型层且二维空穴气被耗尽时器件正常导通。本发明的有益效果为，相比于传统HEMT器件，本发明具有高阈值电压及高击穿电压的优势。CN112909077ACN112909077A权利要求书1/1页1.一种双异质结极化增强的准纵向GaNHEMT器件，从下到上包括：衬底(1)、缓冲层(2)、势垒层(3)和帽层(4)；其特征在于：所述缓冲层(2)由GaN缓冲层(21)和位于GaN缓冲层(21)上表面的GaN沟道(22)堆叠而成，GaN缓冲层(21)的底部与衬底(1)接触，GaN沟道(22)的顶部与势垒层(3)接触；所述帽层(4)包括UID‑GaN层(41)和位于UID‑GaN层(41)上表面的P型GaN层(42)，UID‑GaN层(41)的底部与势垒层(3)接触；所述帽层(4)的一端具有第一沟槽，第一沟槽沿器件垂直方向依次贯穿帽层(4)、势垒层(3)和GaN沟道(22)并延伸入GaN缓冲层(21)中，第一沟槽的底部和侧面具有绝缘材料层(6)，第一沟槽中填充有栅极金属(5)，栅极金属(5)通过绝缘材料层(6)与帽层(4)、势垒层(3)和缓冲层(2)隔开，栅极金属(5)的引出端为栅极；所述帽层(4)与沟槽相邻的上表面设置有N型GaN层(7)和第一导电材料(8)，N型GaN层(7)上表面覆盖有第二导电材料(9)，第二导电材料(9)与N型GaN层(7)形成电子气欧姆接触，第一导电材料(8)与P型GaN层(42)形成空穴气欧姆接触；第一导电材料(8)与第二导电材料(9)的共同引出端为源极；所述帽层(4)的另一端具有第二沟槽，第二沟槽沿器件垂直方向贯穿帽层(4)并延伸入势垒层(3)中，第二沟槽的底部具有第三导电材料(10)，且第三导电材料(10)与帽层(4)和势垒层(3)具有间距，该间距形成空穴阻断区(11)，所述第三导电材料(10)的引出端为漏极；。2.根据权利要求1所述的一种双异质结极化增强的准纵向GaNHEMT器件，其特征在于，所述N型GaN层(7)和第一导电材料(8)沿器件横向方向并列设置在帽层(4)上表面，且N型GaN层(7)与第一沟槽相邻。3.根据权利要求1所述的一种双异质结极化增强的准纵向GaNHEMT器件，其特征在于，所述N型GaN层(7)和第一导电材料(8)沿器件纵向方向交替设置，每个N型GaN层(7)上表面均具有第二导电材料(9)；所述器件纵向方向是指同时垂直于器件垂直方向和器件横向方向的第三维度方向。4.根据权利要求1所述的一种双异质结极化增强的准纵向GaNHEMT器件，其特征在于，所述衬底(1)采用的材料为Si、蓝宝石、SiC和GaN自支撑衬底中的一种。5.根据权利要求1所述的一种双异质结极化增强的准纵向GaNHEMT器件，其特征在于，所述第一导电材料(8)为金属，或者多层金属堆栈结构，或者合金。2CN112909077A说明书1/4页一种双异质结极化增强的准纵向GaNHEMT器件技术领域[0001]本发明属于功率半导体技术领域，涉及一种双异质结极化增强的准纵向GaNHEMT(HighElectronMobilityTransistor，高电子迁移率晶体管)。背景技术[0002]GaN相比于Si，具有更宽的禁带宽度、更高的电子饱和速度等优势，是目前半导体产业界研究的热点。Si衬底上外延AlGaN/GaN异质结材料用以制作HEMT器件可在性能、成本和可靠性方面取得良好的平衡，广泛应用于射频/微波和电力电子领域。GaN的材料特性使得GaN基得器件拥有较Si基器件更小得尺度和寄生效应，显著提高器件的工作频率，对于电子电子电路