[發明專利]電荷補償耐壓結構垂直氮化鎵基異質結場效應管

有效

• 申請號: 201510410936.6
• 申請日: 2015-07-14
• 公開（公告）號: CN105140302B
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 杜江鋒;劉東;白智元;潘沛霖;于奇
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 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所(普通合伙) 51228
• 代理人: 廖曾

1.電荷補償耐壓結構垂直氮化鎵基異質結場效應管，包括勢壘層（103），所述勢壘層（103）上部設有源極（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）由絕緣電介質構成。

2.根據權利要求1所述的電荷補償耐壓結構垂直氮化鎵基異質結場效應管，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.根據權利要求2所述的電荷補償耐壓結構垂直氮化鎵基異質結場效應管，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，并分為兩部分，沿著水平方向分別位于器件兩側。

4.根據權利要求3所述的電荷補償耐壓結構垂直氮化鎵基異質結場效應管，其特征在于：所述固定電荷（302）為負電荷。

5.根據權利要求4所述的電荷補償耐壓結構垂直氮化鎵基異質結場效應管，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并且沿n-GaN緩沖層（105）的垂直中心線對稱設置。

6.根據權利要求1-5任一項所述的電荷補償耐壓結構垂直氮化鎵基異質結場效應管，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）下半部分水平方向寬度， Q_n取值范圍為1×10⁵cm^-2 ≤ Q_n ≤1×10²⁰cm^-2。

7.根據權利要求1-5任一項所述的電荷補償耐壓結構垂直氮化鎵基異質結場效應管，其特征在于：所述電荷補償絕緣層（301）為由單一材料構成的絕緣電介質，其介電常數為K₁，其中K₁滿足1<K₁≤500。

8.根據權利要求1-5任一項所述的電荷補償耐壓結構垂直氮化鎵基異質結場效應管，其特征在于：所述電荷補償絕緣層（301）為由不同介電常數的電介質材料組成的復合絕緣電介質，該復合絕緣電介質從上到下共分為n層，第i層電介質的介電常數為K_i，其中介電常數滿足關系：K_i－1≥K_i，1≤i≤n≤100。