一种集成续流沟道二极管的垂直GaNMOSFET制造技术

本发明专利技术属于功率半导体技术领域，涉及一种集成续流沟道二极管的垂直GaN MOSFET。本发明专利技术主要特征在于：MOSFET源极与漏极分别同时作为续流二极管的阳极与阴极，源极槽与P型GaN阻挡层之间的漂移区作为续流二极管的沟道；相比于传统MOSFET，集成续流沟道二极管具有更低的反向续流开启电压、更小的反向导通损耗及更优良的反向恢复特性；相比于集成肖特基二极管，集成的续流沟道二极管具有更低的泄漏电流、更好的温度特性以及更高的击穿电压；正向阻断时，P型GaN埋层结构有效降低了栅极与源极凹槽附近的电场尖峰，因此本发明专利技术具有更高的击穿电压，相较于并联二极管实现续流的方案，有利于减小器件面积和寄生参数以及降低正向传导与反向传导时的导通电阻。传导时的导通电阻。传导时的导通电阻。

【技术实现步骤摘要】
一种集成续流沟道二极管的垂直GaN MOSFET


[0001]本专利技术属于功率半导体
，涉及一种集成续流沟道二极管的垂直GaN MOSFET。

技术介绍

[0002]功率MOSFET与双极器件相比具有更好的开关性能，因此被广泛应用于高频功率开关领域。在许多功率开关电路中，例如逆变器和DC
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DC转换器，功率晶体管通常与续流二极管反并联，电路通过续流二极管实现反向电流传导。功率场效应晶体管寄生的PN结体二极管能够反向传导电流，可做功率变换器反向续流使用。然而，GaN较大的禁带宽度，导致GaN MOSFET寄生PN结体二极管开启电压较大，同时，反向续流时漂移区中注入的少子会影响反向恢复特性，造成较大的功率损耗。外部二极管不仅会增加成本，还会引入额外的寄生电感和电容；另一种方案是集成肖特基二极管，但是肖特基接触增大了器件的泄漏电流，同时温度对肖特基二极管性能影响较大。

技术实现思路

[0003]针对上述问题，本专利技术提出一种集成沟道续流二极管的垂直GaN MOSFET。
[0004]本专利技术的技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成续流沟道二极管的垂直GaN MOSFET，沿器件垂直方向自下而上包括：第一导电材料(1)、GaN衬底(2)、N型GaN漂移区(3)、势垒层(4)、P型GaN沟道层(5)、N型高掺杂GaN层(6)，在GaN漂移区(3)内且距离其顶部一定距离设置有P型GaN埋层结构；器件中部设置有槽栅结构，所述槽栅结构由表面垂直贯穿N型高掺杂GaN层(6)、P型GaN沟道层(5)并嵌入势垒层(4)中，由覆盖于槽底部和侧壁的介质层(71)及填充于槽内的第二导电材料(8)构成；沿器件横向方向，两端设置有槽型源极结构；其特征在于：所述P型GaN埋层结构由间断的P型GaN阻挡层(10)与P型屏蔽层(11)构成，且P型GaN阻挡层(10)位于器件两端，P型屏蔽层(11)由位于槽栅下方间断的两段构成；所述槽型源极结构垂直贯穿N型高掺杂GaN层(6)、P型GaN沟道层(5)以及势垒层(4)，底部与N型GaN漂移区(3)顶部接触，由位于槽型源极结构底部和侧壁的介质层(72)与覆盖于介质层(72)之上以及填充于槽内的第三导...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏杰，廖德尊，张成，邓思宇，贾艳江，孙涛，郗路凡，赵智家，罗小蓉，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：