[發(fā)明專利]電荷補償耐壓結(jié)構(gòu)垂直氮化鎵基異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)管

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510410936.6
• 申請日: 2015-07-14
• 公開（公告）號: CN105140302B
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 杜江鋒;劉東;白智元;潘沛霖;于奇
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: H01L29/80
• 分類號: H01L29/80;H01L29/06
• 代理公司: 成都君合集專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51228
• 代理人: 廖曾

1.電荷補償耐壓結(jié)構(gòu)垂直氮化鎵基異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)管，包括勢壘層（103），所述勢壘層（103）上部設(shè)有源極（101）和柵極（102），下部依次為溝道層（104）、p+ GaN電流阻擋層（201）、n-GaN緩沖層（105）、n⁺-GaN襯底（202）、漏極（203）；所述p+ GaN電流阻擋層（201）中心設(shè)有寬度為L_AP的孔徑，且嵌套在n-GaN緩沖層（105）上部；其特征在于：還包括位于勢壘層（103）、溝道層（104）、p+ GaN電流阻擋層（201）及n-GaN緩沖層（105）外側(cè)的電荷補償絕緣層（301），并且在電荷補償絕緣層（301）與勢壘層（103）、溝道層（104）、p+ GaN電流阻擋層（201）及n-GaN緩沖層（105）界面處存在高密度的固定電荷（302）；電荷補償絕緣層（301）由絕緣電介質(zhì)構(gòu)成。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電荷補償耐壓結(jié)構(gòu)垂直氮化鎵基異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)管，其特征在于：所述的電荷補償絕緣層（301）從上向下貫通于源極（101）與n⁺-GaN襯底（202）之間。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電荷補償耐壓結(jié)構(gòu)垂直氮化鎵基異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)管，其特征在于：所述的電荷補償絕緣層（301）上表面與源極（101）相連，下表面與n⁺-GaN襯底（202）表面相連或位于n⁺-GaN襯底（202）體內(nèi)，并分為兩部分，沿著水平方向分別位于器件兩側(cè)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電荷補償耐壓結(jié)構(gòu)垂直氮化鎵基異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)管，其特征在于：所述固定電荷（302）為負電荷。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電荷補償耐壓結(jié)構(gòu)垂直氮化鎵基異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)管，其特征在于：所述固定電荷（302）分為兩部分，沿著水平方向分別位于器件兩側(cè)并且沿n-GaN緩沖層（105）的垂直中心線對稱設(shè)置。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的電荷補償耐壓結(jié)構(gòu)垂直氮化鎵基異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)管，其特征在于：所述固定電荷（302）的密度為Q_n，滿足Q_n=N_d×W，其中N_d為n-GaN緩沖層（105）摻雜濃度，W為n-GaN緩沖層（105）下半部分水平方向?qū)挾龋?Q_n取值范圍為1×10⁵cm^-2 ≤ Q_n ≤1×10²⁰cm^-2。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的電荷補償耐壓結(jié)構(gòu)垂直氮化鎵基異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)管，其特征在于：所述電荷補償絕緣層（301）為由單一材料構(gòu)成的絕緣電介質(zhì)，其介電常數(shù)為K₁，其中K₁滿足1<K₁≤500。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的電荷補償耐壓結(jié)構(gòu)垂直氮化鎵基異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)管，其特征在于：所述電荷補償絕緣層（301）為由不同介電常數(shù)的電介質(zhì)材料組成的復(fù)合絕緣電介質(zhì)，該復(fù)合絕緣電介質(zhì)從上到下共分為n層，第i層電介質(zhì)的介電常數(shù)為K_i，其中介電常數(shù)滿足關(guān)系：K_i－1≥K_i，1≤i≤n≤100。