[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 |
| 地址: | 611731 四川省成*** | 國省代碼: | 四川;51 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關(guān)鍵詞: | 電荷補償 絕緣層 耐壓 異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)管 電流阻擋層 氮化鎵基 固定電荷 溝道層 緩沖層 界面處 勢壘層 垂直 器件擊穿電壓 絕緣電介質(zhì) 超結(jié)結(jié)構(gòu) 電場 負電荷 反型 耗盡 消耗 優(yōu)化 | ||
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LAP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Qn,滿足Qn=Nd×W,其中Nd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?Qn取值范圍為1×105cm-2 ≤ Qn ≤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Ki,其中介電常數(shù)滿足關(guān)系:Ki-1≥Ki,1≤i≤n≤100。
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H01L 半導(dǎo)體器件;其他類目中不包括的電固體器件
H01L29-00 專門適用于整流、放大、振蕩或切換,并具有至少一個電位躍變勢壘或表面勢壘的半導(dǎo)體器件;具有至少一個電位躍變勢壘或表面勢壘,例如PN結(jié)耗盡層或載流子集結(jié)層的電容器或電阻器;半導(dǎo)體本體或其電極的零部件
H01L29-02 .按其半導(dǎo)體本體的特征區(qū)分的
H01L29-40 .按其電極特征區(qū)分的
H01L29-66 .按半導(dǎo)體器件的類型區(qū)分的
H01L29-68 ..只能通過對一個不通有待整流、放大或切換的電流的電極供給電流或施加電位方可進行控制的
H01L29-82 ..通過施加于器件的磁場變化可控的
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