常关型氮化镓基器件及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种常关型氮化镓基器件及其制作方法，主要解决现有功率开关器件存在的阈值电压低的问题，其自下而上包括：衬底(1)、过渡层(2)、势垒层(3)和保护层(11)，势垒层(3)的侧面刻有台面(9)，势垒层(3)的上部设有栅柱(6)；栅柱(6)的左右侧分别淀积有源极(7)和漏极(8)，栅柱(6)的上部淀积有栅极(10)。该栅柱(6)由P型层(4)和N型排柱(5)组成，N型排柱(5)是由若干个长方形N柱组成。本发明专利技术具有阈值电压高、可靠性好和制作工艺简单的优点，可作为开关器件。

【技术实现步骤摘要】
常关型氮化镓基器件及其制作方法
本专利技术属于微电子
，特别涉及一种氮化镓基器件，可用于作为电力电子系统的基本器件。技术背景电力电子系统广泛应用于航空航天、工业设备、电动汽车、家用电器等众多领域，功率开关器件作为电力电子系统的重要元件，是实现能量转换与控制的重要工具。因此，功率开关器件的性能和可靠性对整个电力电子系统的各项技术指标和性能有着决定性影响。当前，Si基功率开关器件性能已经趋近其理论极限，不能满足下一代电力电子系统高温、高压、高频、高效和高功率密度的要求。而以GaN为代表的第三代宽禁带半导体材料，具有禁带宽度大、饱和电子漂移速度高、临界击穿电场大、化学性质稳定的特点，在制备具有更低导通电阻、更快开关速度、更高击穿电压的功率开关器件方面，已展现出独特的优势。特别是基于GaN基异质结结构的高电子迁移率器件晶体管，即GaN基高电子迁移率晶体管HEMT功率开关器件，以其优异的功率特性，在国民经济与军事领域具有广阔和特殊的应用前景。传统GaN基HEMT功率开关器件是基于GaN基异质结结构，其包括：衬底1、过渡层2、势垒层3、P本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种常关型氮化镓基器件，自下而上包括：衬底(1)、过渡层(2)、势垒层(3)、保护层(11)；势垒层(3)的侧面刻有台面(9)，势垒层(3)的上部设有栅柱(6)；栅柱(6)的左右侧分别淀积有源极(7)和漏极(8)，其上部淀积有栅极(10)，其特征在于：/n所述栅柱(6)由P型层(4)和N型排柱(5)组成，且外围设有保护层(11)，该N型排柱(5)包括m个等间距且大小相同的长方形N柱，m>0。/n

【技术特征摘要】
1.一种常关型氮化镓基器件，自下而上包括：衬底(1)、过渡层(2)、势垒层(3)、保护层(11)；势垒层(3)的侧面刻有台面(9)，势垒层(3)的上部设有栅柱(6)；栅柱(6)的左右侧分别淀积有源极(7)和漏极(8)，其上部淀积有栅极(10)，其特征在于：
所述栅柱(6)由P型层(4)和N型排柱(5)组成，且外围设有保护层(11)，该N型排柱(5)包括m个等间距且大小相同的长方形N柱，m>0。


2.根据权利要求1所述的器件，其特征在于所述栅柱(6)的长度L≥4nm，栅极(10)的长度等于栅柱(6)的长度L。


3.根据权利要求1所述的器件，其特征在于所述栅柱(6)中每一个长方形N柱的宽度O1相同；相邻两个长方形N柱的间距为O2，第一个长方形N柱的左边缘与栅柱(6)的左边缘重合，第m个长方形N柱与栅柱(6)的右边缘间距为O3，O1＝O2＝O3，且(2m)×O1＝L。


4.根据权利要求1所述的器件，其特征在于所述P型层(4)的厚度h为20～1000nm，N型排柱(5)的深度为u，0＜u＜h。


5.根据权利要求1所述的器件，其特征在于：
所述P型层(4)的掺杂浓度为1×1016～5×1020cm-3，N型排柱(5)的掺杂浓度为1×1016～5×1020cm-3，且N型排柱(5)的掺杂浓度大于或等于P型层(4)的掺杂浓度。


6.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述栅极(10)采用多层金属组合，且最下层金属的功函数小于5eV，该最下层金属与N型排柱(5)中每个长方形N柱接触形成的势垒高度小于其与P型层(4)接触形成的势垒高度。


7.一种制作常关型氮化镓基器件的方法，其特征在于，包括如下步骤：
A)在衬底(1)上采用金属有机物化学气相淀积技术外延GaN基宽禁带半导体材料，形成厚度为1～10μm的过渡层(2)；
B)在过渡层(2)上采用金属有机物化学气相淀积技术外延GaN基宽禁带半导体材料，形成厚度为4～60nm的势垒层(3)；
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【专利技术属性】
技术研发人员：毛维，王海永，杨翠，郝跃，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61