一种新型横向氧化镓场效应晶体管制造技术

本发明专利技术属于功率半导体技术领域，具体涉及一种新型横向氧化镓场效应晶体管

【技术实现步骤摘要】
一种新型横向氧化镓场效应晶体管


[0001]本专利技术属于功率半导体
，具体涉及一种新型横向氧化镓场效应晶体管
。

技术介绍

[0002]由于氧化镓功率器件具有击穿电压高
、
导通损耗低
、
开关速度快等优异性能，所以在电力电子领域具有广泛应用前景
。
目前由于氧化镓缺乏有效
P
型掺杂
、
工艺开发不成熟等原因，国内外均难以制备出兼具高耐压
、
低导通电阻和高阈值电压的氧化镓功率
MOSFET。
传统氧化镓功率器件通过场板技术提高器件耐压，但是在耐压增高的同时又会引入新的寄生电容，影响器件性能；或者通过高温热氧化技术降低漂移区掺杂浓度来提高器件耐压，但是当漂移区掺杂浓度降低时，器件导通电阻也会随之增加
。

技术实现思路

[0003]针对上述问题，本专利技术提出了一种新型横向氧化镓场效应晶体管
。
[0004]本专利技术的技术方案为：
[0005]一种新型横向氧化镓场效应晶体管，包括沿器件垂直方向自下而上依次设置的氧化镓衬底层
1、
氧化镓缓冲层
2、
氧化镓外延层3；
[0006]其特征在于：在氧化镓外延层3两端的氧化镓缓冲层2上表面分别具有阴极区4和缓冲层
10
，在氧化镓外延层3上层靠近缓冲层
10
一端具有第一
P
型氧化物6，第一
P
>型氧化物6与缓冲层
10
接触；在阴极区4与第一
P
型氧化物6之间的氧化镓外延层3上表面具有栅极结构，栅极结构包括第二
P
型氧化物
7、
介质层8和栅极金属9，其中第二
P
型氧化物7位于氧化镓外延层3上表面，介质层8位于第二
P
型氧化物7上表面，栅极金属9位于介质层8上表面；所述缓冲层
10
远离阴极区4的一侧上层具有第三
P
型氧化物
11
，第三
P
型氧化物
11
的上表面具有阳极电极金属
12
；阴极区4上表面远离缓冲层
10
的一侧具有阴极电极金属
5。
[0007]进一步的，所述栅极结构沿器件两侧向两边延伸至覆盖部分阴极区4和第一
P
型氧化物6的上表面
。
[0008]进一步的，沿器件纵向方向，所述第一
P
型氧化物6延伸至氧化镓外延层3的中部或末端
。
[0009]进一步的，所述第三
P
型氧化物
11
嵌入设置在缓冲层
10
的上层，且第三
P
型氧化物
11
的横向宽度大于阳极电极金属
12
的横向宽度
。
[0010]进一步的，还包括
N
型阳极区
13
，沿器件纵向方向，所述第三
P
型氧化物
11
延伸至缓冲层
10
的中部并与
N
型阳极区
13
接触，
N
型阳极区
13
延伸至器件末端
。
[0011]进一步的，第一
P
型氧化物
6、
第二
P
型氧化物7和第三
P
型氧化物
11
采用的材料为氧化镍或氧化铜
。
[0012]本专利技术的有益效果为：
[0013]1、
该结构通过在漂移区和阳极端同时引入
P
型氧化物6和
P
型氧化物
11
，正向导通时阳极
P
型氧化物
11
使器件实现双极导电，漂移区
P
型氧化物6可以加强双极导电作用，二者
共同增大导通电流，降低导通损耗
。
[0014]2、
漂移区内
P
型氧化物6和氧化镓外延层3起到类似超结的相互耗尽作用，调制器件横向电场分布，提升器件耐压
。
[0015]3、P
型氧化物7和漂移区3形成的异质结，辅助耗尽沟道区电子以提高器件阈值电压
。
[0016]4、P
型氧化物6和
P
型氧化物7共同辅助耗尽氧化镓沟道，有助于减小器件关断状态下的泄漏电流，有利于提高器件击穿电压
。
附图说明
[0017]图1是实施例1的器件结构示意图；
[0018]图2是实施例2的器件结构示意图；
[0019]图3是实施例3的器件结构示意图；
[0020]图4是实施例4的器件结构示意图；
[0021]图5是实施例4中器件结构的俯视图；
[0022]图6是实施例5的器件结构示意图；
[0023]图7是实施例5中器件结构的俯视图
。
具体实施方式
[0024]下面结合附图和实施例，详细描述本专利技术的技术方案：
[0025]实施例1[0026]如图1所示，一种新型横向氧化镓场效应晶体管，包括沿器件垂直方向自下而上依次包括氧化镓衬底层1，氧化镓缓冲层2，氧化镓外延层3，氧化镓外延层3中沿器件横向方向从左到右依次为阴极区
4、P
型氧化物6与缓冲层
10
，且所述缓冲层
10
表面具有
P
型氧化物
11
；其中阴极区4与
P
型氧化物6不接触，
P
型氧化物6与缓冲层
10
接触
、
不与
P
型氧化物
11
接触，
P
型氧化物6与氧化镓缓冲层2可以接触也可以不接触
。
在阴极区4上设置第一导电材料5，阴极区4为高浓度硅离子掺杂区域，与第一导电材料5的接触形式为欧姆接触
。
栅极结构位于阴极区4与
P
型氧化物6之间的氧化镓外延层3上，所述栅极结构包括沿器件垂直方向自下而上的栅极金属9，介质层8和
P
型氧化物7，其中
P
型氧化物7的下表面与氧化镓外延层3的上表面直接接触
。
在
P
型氧化物
11
上设置第二导电材料
12
，且接触形式为欧姆接触
。
第一导电材料5的引出端为阴极，第二导电材料
12
的引出端为阳极
。
[0027]本例的工作原理为：
[0028]P
型氧化物7与
N
型氧化镓外延层3形成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种新型横向氧化镓场效应晶体管，包括沿器件垂直方向自下而上依次设置的氧化镓衬底层
(1)、
氧化镓缓冲层
(2)、
氧化镓外延层
(3)
；其特征在于：在氧化镓外延层
(3)
两端的氧化镓缓冲层
(2)
上表面分别具有阴极区
(4)
和缓冲层
(10)
，在氧化镓外延层
(3)
上层靠近缓冲层
(10)
一端具有第一
P
型氧化物
(6)
，第一
P
型氧化物
(6)
与缓冲层
(10)
接触；在阴极区
(4)
与第一
P
型氧化物
(6)
之间的氧化镓外延层
(3)
上表面具有栅极结构，栅极结构包括第二
P
型氧化物
(7)、
介质层
(8)
和栅极金属
(9)
，其中第二
P
型氧化物
(7)
位于氧化镓外延层
(3)
上表面，介质层
(8)
位于第二
P
型氧化物
(7)
上表面，栅极金属
(9)
位于介质层
(8)
上表面；所述缓冲层
(10)
远离阴极区
(4)
的一侧上层具有第三
P
型氧化物
(11)
，第三
P
型氧化物
(11)
的上表面具有阳极电极金属
(12)
；阴极区
(4)
上表面远离缓冲层

【专利技术属性】
技术研发人员：李向楠，魏杰，郝琳瑶，魏雨夕，蒋卓林，戴恺纬，彭小松，邓鸿儒，赵凯，罗小蓉，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：