【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体，具体提供一种新型具有高阈值电压和高击穿电压的纵向氮化镓高电子迁移率晶体管。
技术介绍
1、作为电力电子领域核心材料之一，第三代宽禁带半导体氮化镓(gan)具有卓越的电学特性，例如：宽禁带宽度、高击穿临界击穿电场、高电子迁移率以及高的bfom优值；基于gan材料的功率半导体器件不仅广泛应用于低压低功率的智能家居市场，在高压大功率的信息通信、光伏逆变器等领域也发挥重要作用。
2、目前，商业化的gan hemt(高电子迁移率晶体管)功率器件凭借高开关频率、大正向电流、大功率高效能等出色能力掀起了gan器件的研究热潮；但是，目前的横向hemt结构扩展到1kv以上的工作电压仍然十分困难，因此限制了gan在高压领域的应用，并没有完全发挥gan高临界击穿电场的优势；同时，横向hemt常规器件为耗尽型，即不施加栅极电压，器件已经处于导通状态，这使得栅极驱动电路设计变得困难，且增加了功率损耗；基于此，商业界和研究界常使用p型gan盖帽层结构来实现增强型器件，但使用mg离子注入实现p型gan具有高的电离能和低的杂质激活率，这对工艺提出了很大的挑战。另外，纵向结构的gan器件基于昂贵的单晶gan衬底，使得电流可以垂直传导，进而将金属漏极制备于器件背面，这导致了极大的生产成本，远远高于si衬底的价格。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种具有高阈值电压的高压纵向gan高电子迁移率晶体管，用以在si基衬底上实现无需p型gan盖帽层结构的增强型器件，并且具备出色的正
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种具有高阈值电压的高压纵向gan高沟道电子迁移率晶体管，其特征在于，包括：
4、衬底1-1，位于衬底1-1上方的gan缓冲层1-2，位于gan缓冲层上方的重掺杂n型gan区域1-3，位于重掺杂n型gan区域上方轻掺杂n型gan体区1-4，位于轻掺杂n型gan体区两侧的漏极电极1-5，漏极电极与其底部的重掺杂n型gan区域1-3形成欧姆接触；
5、位于轻掺杂n型gan体区1-4内部、居于上方的多个栅极电极1-6，位于栅极电极四周的栅极氧化层1-7、栅极氧化层对栅极电极形成全面包裹，位于栅极氧化层下方的电场掩蔽层1-8；
6、位于相邻栅极电极之间的algan阻断层1-9、gan沟道层1-10与algan势垒层1-11，gan沟道层设置于algan阻断层上方，algan势垒层设置于gan沟道层上方；栅极电极与algan势垒层上方设置源极电极1-13，algan势垒层与源极电极之间设置源极氧化层1-12，algan势垒层与源极氧化层开设窗口以使源极电极与gan沟道层连接；
7、以及位于源极电极两端、与漏极电极1-5连接的终端材料1-14。
8、进一步的，衬底采用si衬底、蓝宝石衬底、sic衬底或gan单晶衬底。
9、进一步的，电场掩蔽层采用氧化层(氧化铝、氮化硅、二氧化硅)或p型半导体层(p型gan、p型nio)。
10、进一步的，终端材料采用电阻场板、p型半导体材料或氧化层材料。
11、基于上述技术方案，本专利技术的有益效果在于：
12、本专利技术创造性的提出一种新型具有高阈值电压和高击穿电压的纵向氮化镓高沟道电子迁移率晶体管，能够在si基衬底上实现无需p型gan盖帽层结构的增强型器件；传统垂直结构的gan功率器件需要gan单晶衬底，但gan单晶衬底工艺还不成熟，成本高，陷阱密度大，限制了gan器件的发展，本专利技术基于si材料的廉价性和工艺成熟性，在si衬底上方制备缓冲层，再外延生长重掺杂n型半导体区域，而后通过沟槽刻蚀将漏极从重掺杂n型半导体区域引出到表面，解决了纵向器件金属漏极制备在背面的问题，同时器件电流密度可观，击穿电压高，成本低，可与si基工艺兼容；其次，本专利技术不采用p型gan半导体(盖帽层)实现增强型器件，不需要高能量、高剂量的mg离子注入工艺，而是通过成熟的algan制备工艺实现阻断层阻止gan沟道层的2deg纵向流通，提高了阈值电压的稳定性，改善了器件可靠性问题；最后，本专利技术充分发挥纵向器件的耐压优势，通过终端技术优化边缘曲率集中效应，通过栅氧化层下电场屏蔽层优化栅边缘电场，极大提高了器件的击穿电压，将横向结构的高迁移率、高密度的二维电子气和垂直结构高击穿电压，大电流密度的优势完美结合，充分发挥gan材料出色的电学特性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种具有高阈值电压的高压纵向GaN高沟道电子迁移率晶体管，其特征在于，包括：
2.按权利要求1所述具有高阈值电压的高压纵向GaN高沟道电子迁移率晶体管，其特征在于，衬底采用Si衬底、蓝宝石衬底、SiC衬底或GaN单晶衬底。
3.按权利要求1所述具有高阈值电压的高压纵向GaN高沟道电子迁移率晶体管，其特征在于，电场掩蔽层采用氧化层或P型半导体层。
4.按权利要求3所述具有高阈值电压的高压纵向GaN高沟道电子迁移率晶体管，其特征在于，氧化层的材料采用氧化铝、氮化硅或二氧化硅，P型半导体层的材料采用P型GaN或P型NiO。
5.按权利要求1所述具有高阈值电压的高压纵向GaN高沟道电子迁移率晶体管，其特征在于，终端材料采用电阻场板、P型半导体材料或氧化层材料。
【技术特征摘要】
1.一种具有高阈值电压的高压纵向gan高沟道电子迁移率晶体管，其特征在于，包括：
2.按权利要求1所述具有高阈值电压的高压纵向gan高沟道电子迁移率晶体管，其特征在于，衬底采用si衬底、蓝宝石衬底、sic衬底或gan单晶衬底。
3.按权利要求1所述具有高阈值电压的高压纵向gan高沟道电子迁移率晶体管，其特征在于，电场掩蔽层采用氧化...
【专利技术属性】
技术研发人员：孔谋夫，于宁，罗英芝，程泽俞，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。