[發(fā)明專利]絕緣柵型柵-漏復(fù)合場板功率器件

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810232527.1
• 申請日: 2008-12-01
• 公開（公告）號(hào): CN101414626A
• 公開（公告）日: 2009-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郝躍;毛維;過潤秋;楊翠
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L29/778
• 分類號(hào): H01L29/778;H01L29/78;H01L29/06;H01L21/336
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及半導(dǎo)體器件，特別是基于寬禁帶化合物半導(dǎo)體材料異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的絕緣柵型柵-漏復(fù)合場板功率器件，可作為功率系統(tǒng)的基本器件。

技術(shù)背景

當(dāng)今世界，功率半導(dǎo)體器件如功率整流器和功率開關(guān)已廣泛應(yīng)用于開關(guān)電源、汽車電子、工業(yè)控制、無線電通訊、電機(jī)控制等眾多功率領(lǐng)域。功率半導(dǎo)體器件必須具備以下兩個(gè)重要的參數(shù)指標(biāo)，即高擊穿電壓和低導(dǎo)通電阻。Baliga優(yōu)值特性反映了在功率半導(dǎo)體器件中存在擊穿電壓與導(dǎo)通電阻之間的折衷關(guān)系，為了滿足高擊穿電壓和低導(dǎo)通電阻的需要，人們在新型材料研制、新型器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面不斷進(jìn)行探索。硅材料是人們用于制作功率半導(dǎo)體器件最常用的一種材料，然而隨著科技的發(fā)展，硅基的功率半導(dǎo)體器件已經(jīng)接近其理論上的極限性能。

為了進(jìn)一步提高功率半導(dǎo)體器件的性能，人們采用了寬禁帶化合物半導(dǎo)體材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硅材料，這類材料，如氮化鎵(GaN)等，往往具有較大的禁帶寬度、高臨界擊穿電場、高熱導(dǎo)率、高載流子飽和速率等，因此在高頻、高溫、大功率等領(lǐng)域顯示出極大的優(yōu)越性，而采用這類寬禁帶化合物半導(dǎo)體材料制作功率半導(dǎo)體器件，既可以確保器件的導(dǎo)通電阻進(jìn)一步減小，又可以確保器件的擊穿電壓進(jìn)一步得到提高，尤其是采用寬禁帶化合物半導(dǎo)體材料異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，如AlGaN和GaN形成的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，制作的高電子遷移率晶體管，更以其優(yōu)越的器件性能和巨大的發(fā)展?jié)摿Χ妒苋澜绫姸嘌芯空叩年P(guān)注。1980年，Mimura等人報(bào)道成功研制出了第一只AlGaAs/GaAs異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)晶體管，也是一種高電子遷移率晶體管，參見A?new?field-effect?transistor?with?selectively?dopedGaAs/n-Al_XGa_1-XAs?heterostructures，Japanese?Journal?of?Applied?Physics，Vol.19，No.5，pp.L225-L227，May?1980。1993年，Khan等人報(bào)道成功研制出了第一只AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)高電子遷移率晶體管，參見High?electron?mobility?transistor?based?on?a?GaN-Al_XGa_1-XNheterojunction，Applied?Physics?Letters，Vol.63，No.9，pp.1214-1215，August?1993。隨著對器件研究的深入，人們對基于寬禁帶化合物半導(dǎo)體材料異質(zhì)結(jié)的高電子遷移率晶體管的研究不斷地取得突破。然而，功率系統(tǒng)所使用的高電子遷移率晶體管在工作時(shí)，勢壘層耗盡區(qū)中的電場線的分布并不均勻，柵極靠近漏極一側(cè)的邊緣往往收集大部分的電場線，因此該處的電場相當(dāng)高。此處的高電場會(huì)使得柵極泄漏電流增大，容易導(dǎo)致器件發(fā)生雪崩擊穿，使其實(shí)際擊穿電壓偏小，從而導(dǎo)致該類器件的高擊穿電壓和大功率等優(yōu)勢不能充分發(fā)揮。另外，器件的柵極泄露電流增大會(huì)導(dǎo)致其可靠性變差。