一种石墨烯掩埋散热层和纵向沟道GaN MISFET元胞结构及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯掩埋散热层和纵向沟道GaN MISFET元胞结构及制备方法，该元胞结构从下至上包括衬底、AlN隔离层、石墨烯掩埋散热层、AlN成核层，GaN缓冲层，n型重掺杂GaN层，n型GaN层，p型GaN电子阻挡层、非掺杂GaN层以及AlGaN势垒层；元胞结构的栅槽孔由元胞结构的顶部一直延伸至所述n型GaN层，所述栅槽孔的侧壁及底部均设置有栅介质层。本申请解决了现有常关型GaN MISFET器件不能同时兼具均匀而稳定的大阈值电压、低的器件导通电阻和高开关速率的技术问题，针对GaN基III‑V族材料功率器件中的常关型类别，提出一种具有纵向栅极结构的常关型GaN MISFET器件元胞结构及其制备方法，以实现GaN MISFET器件稳定大阈值电压常关型操作的同时有效降低器件的开启导通电阻。

A graphene buried heat sink and longitudinal channel GaN MISFET cell structure and preparation method

The invention discloses a graphene buried heat radiating layer and vertical channel GaN MISFET cellular structure and preparation method of the cellular structure from the bottom comprises a substrate, AlN isolation layer, graphene buried heat dissipation layer, AlN nucleation layer, GaN buffer layer, N type heavily doped GaN layer, N type the GaN layer, P type GaN electron blocking layer and non doped GaN layer and AlGaN barrier layer; gate slot cellular structure from the top of cellular structure has been extended to the N type GaN layer, a gate dielectric layer are arranged side wall and the bottom of the gate slot. This application has solved the existing devices normally closed type GaN MISFET devices are not both uniform and stable high threshold voltage, low on resistance and guide technical problems of high speed switching, normally closed type for the GaN based III V materials in power devices, a vertical gate structure constant closed type GaN MISFET device cellular structure and a preparation method thereof, in order to achieve the GaN MISFET device stable threshold voltage normally off operation at the same time reduce the turn-on resistance.

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯掩埋散热层和纵向沟道GaNMISFET元胞结构及制备方法
本专利技术属于半导体器件领域，具体涉及一种石墨烯掩埋散热层和纵向沟道GaNMISFET元胞结构及制备方法。
技术介绍
功率开关器件作为DC/AC、AC/DC、DC/DC以及AC/AC等电能变换器的核心部件，在现代电子设备中具有重要应用需求，是实现相关系统集成控制和保证系统安全性、可靠性、稳定性和高效性的关键核心器件。GaN作为第三代宽禁带半导体材料的典型代表，与传统的半导体材料Si相比，具有禁带宽度宽、击穿电场大、电子饱和漂移速度高、介电常数小以及良好的化学稳定性等特点。GaN材料异质结构(典型如AlGaN/GaN)界面存在大密度的界面极化电荷，可以诱导出高密度的二维电子气(2DEG)(＞1013cm-2)。由于沟道材料无故意掺杂，电子在沟道内能够保持很高的迁移率(＞1000cm2V-1s-1)。因此，GaN材料适合制作高电子迁移率晶体管(HEMT)，它的导通电阻只有SiC器件的1/2～1/3，比Si器件低三个数量级以上，因此具有更低的开关损耗和更优的频率特性，非常适于研制更高耐压、更大电流、更高频率、更小体积和更恶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯掩埋散热层和纵向沟道GaN MISFET元胞结构，其特征在于，所述元胞结构从下至上包括衬底、AlN隔离层、石墨烯掩埋散热层、AlN成核层，GaN缓冲层，n型重掺杂GaN层，n型GaN层，p型GaN电子阻挡层、非掺杂GaN层以及AlGaN势垒层；元胞结构的栅槽孔由元胞结构的顶部一直延伸至所述n型GaN层，所述栅槽孔的侧壁及底部均设置有栅介质层。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯掩埋散热层和纵向沟道GaNMISFET元胞结构，其特征在于，所述元胞结构从下至上包括衬底、AlN隔离层、石墨烯掩埋散热层、AlN成核层，GaN缓冲层，n型重掺杂GaN层，n型GaN层，p型GaN电子阻挡层、非掺杂GaN层以及AlGaN势垒层；元胞结构的栅槽孔由元胞结构的顶部一直延伸至所述n型GaN层，所述栅槽孔的侧壁及底部均设置有栅介质层。2.根据权利要求1所述的石墨烯掩埋散热层和纵向沟道GaNMISFET元胞结构，其特征在于，所述石墨烯掩埋散热层通过金属与元胞结构的背板和热沉连接。3.根据权利要求1所述的石墨烯掩埋散热层和纵向沟道GaNMISFET元胞结构，其特征在于，所述衬底由Si、SiC、AlN或者蓝宝石中的任一种材料制成。4.根据权利要求1所述的石墨烯掩埋散热层和纵向沟道GaNMISFET元胞结构，其特征在于，所述AlN隔离层的厚度为1-100纳米。5.根据权利要求1所述的石墨烯掩埋散热层和纵向沟道GaNMISFET元胞结构，其特征在于，所述石墨烯掩埋散热层的厚度为1-100纳米。6.一种权利要求1-5任一所述的石墨烯掩埋散热层和纵向沟道GaNMISFET元胞结构的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁俊，黄兴，倪炜江，张敬伟，牛喜平，李明山，徐妙玲，窦娟娟，胡羽中，
申请(专利权)人：北京华进创威电子有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11