一种双向散热的纵向氮化镓功率晶体管及其制备方法技术

本发明专利技术的一种双向散热的纵向氮化镓功率晶体管及其制备方法,属于晶体管制备技术领域。所述的晶体管的结构有硅衬底(1)、导电缓冲层(2)、GaN漂移层(3)、p‑GaN电子阻挡层(4)、GaN沟道层(5)、AlGaN薄势垒层(6)、SiN介质层(7)、本征金刚石层(8)、掺硼金刚石层(9)等；制备方法包括在所述硅衬底(1)上生长AlN/GaN超晶格、沉积GaN、沉积p‑GaN电子阻挡层(4)等步骤。本发明专利技术利用超晶格导电缓冲层实现了硅衬底纵向导通GaN功率晶体管，结合薄势垒结构并且利用SiN介质层恢复接入区实现常关型操作。同时基于SiN介质层及硅衬底与金刚石外延生长的兼容性实现了双向散热结构。

A longitudinal Gan power transistor with bidirectional heat dissipation and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种双向散热的纵向氮化镓功率晶体管及其制备方法
本专利技术属于晶体管制备
，特别涉及一种双向散热的纵向导通氮化镓功率晶体管及其制备方法。
技术介绍
衬底材料及缓冲层结构的优化使AlGaN/GaN基电子器件近年来展现出明显的进步。AlGaN/GaN异质结结构由于极化效应及GaN和AlGaN之间的能带阶，会在界面处形成高浓度的2DEG沟道。基于异质结结构的横向导通射频器件需要高的切换速度，降低栅漏间距十分必要。大的电流密度被局限在宽度仅为10nm左右的沟道中而产生严重的自热效应。而栅漏间距降低会导致器件与器件热源直接的间距变小，愈发加剧热流密度。而基于AlGaN/GaN异质结的横向二极管及功率晶体管需要处理kW及以上量级的功率等级，同样面临严峻的自热效应。自热效应会损害器件的特性及可靠性，不但会降低器件的输出特性同时产生物理损伤而降低寿命。因此，热管理成为限制器件性能进一步提高及应用的瓶颈问题。由于沟道及有源区的GaN及AlGaN层很薄，因此从热产生源可以垂直扩散至外界环境。热源和最近的热沉(例如高热导的衬底)之间需要一个低电阻的导热本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双向散热的纵向氮化镓功率晶体管，结构有硅衬底(1)，依次生长在硅衬底(1)上的导电缓冲层(2)、GaN漂移层(3)、p-GaN电子阻挡层(4)、GaN沟道层(5)、AlGaN薄势垒层(6)、SiN介质层(7)、本征金刚石层(8)、在硅衬底(1)另一面生长的掺硼金刚石层(9)；掺硼金刚石(9)上设有漏极电极(10)，AlGaN薄势垒层(6)上设有源极电极(12)，SiN介质层(7)上设有栅电极(11)。/n

【技术特征摘要】
1.一种双向散热的纵向氮化镓功率晶体管，结构有硅衬底(1)，依次生长在硅衬底(1)上的导电缓冲层(2)、GaN漂移层(3)、p-GaN电子阻挡层(4)、GaN沟道层(5)、AlGaN薄势垒层(6)、SiN介质层(7)、本征金刚石层(8)、在硅衬底(1)另一面生长的掺硼金刚石层(9)；掺硼金刚石(9)上设有漏极电极(10)，AlGaN薄势垒层(6)上设有源极电极(12)，SiN介质层(7)上设有栅电极(11)。


2.根据权利要求1所述的一种双向散热的纵向氮化镓功率晶体管，其特征在于，所述的导电缓冲层(2)为AlN/GaN超晶格，所述AlN/GaN超晶格中掺杂有锗元素或者硅元素。


3.根据权利要求1所述的一种双向散热的纵向氮化镓功率晶体管，其特征在于，所述硅衬底(1)上刻蚀有凹槽结构，以降低掺硼金刚石(9)与器件有源区的距离。


4.一种权利要求1所述的双向散热的纵向氮化镓功率晶体管的制备方法，有以下步骤：
S1：准备导电硅衬底(1)；
S2：在所述硅衬底(1)上生长AlN/GaN超晶格，作为导电缓冲层(2)，生长所述AlN/GaN超晶格的方法为金属有机化学气相沉积法或分子束外延法；
S3：在所述的导电缓冲层(2)上沉积GaN形成GaN...

【专利技术属性】
技术研发人员：李柳暗，王启亮，成绍恒，李红东，
申请(专利权)人：中山大学，吉林大学，
类型：发明
国别省市：广东;44