[發(fā)明專利]一種減小GaN功率開關(guān)器件電流坍塌的器件結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610117877.8
• 申請日: 2016-03-03
• 公開（公告）號: CN107154427B
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王茂俊;劉少飛;陶明;郝一龍
• 申請（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L29/06
• 代理公司: 11360 北京萬象新悅知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 賈曉玲

1.一種減小GaN功率開關(guān)器件電流坍塌的器件結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述結(jié)構(gòu)從下向上包括：Si襯底、GaN緩沖層、GaN溝道層、本征AlGaN層、掩膜介質(zhì)層、絕緣柵介質(zhì)層、源、漏和柵金屬層，以及位于源極下方的Mg注入層，其中Mg注入層的深度要求要能將源和緩沖層連接，此外，源極面積要大于Mg注入層面積使得其一部分與Mg注入接觸，一部分與AlGaN勢壘層接觸，器件的常閉特性通過刻蝕柵極區(qū)域的AlGaN勢壘層和淀積絕緣柵介質(zhì)獲得，源極下方的Mg離子注入層能夠減小器件的電流坍塌。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減小GaN功率開關(guān)器件電流坍塌的器件結(jié)構(gòu)，其特征在于：溝道GaN層的厚度在0和20nm之間。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減小GaN功率開關(guān)器件電流坍塌的器件結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述掩膜介質(zhì)層的材料為：Si3N4或者SiO2或者SiON。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減小GaN功率開關(guān)器件電流坍塌的器件結(jié)構(gòu)，其特征在于：其中的絕緣柵介質(zhì)層的材料為以下材料中的任意一種：Si3N4、Al2O3、AlN、HfO2、SiO2、HfTiO、Sc2O3、Ga2O3、MgO、SiNO。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減小GaN功率開關(guān)器件電流坍塌的器件結(jié)構(gòu)，其特征在于：其中的源極和漏極金屬為鈦、鋁、鎳、金、鉑、銥、鉬、鉭、鈮、鈷、鋯、鎢中的一種或多種的合金。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減小GaN功率開關(guān)器件電流坍塌的器件結(jié)構(gòu)，其特征在于：其中的柵極金屬為以下導(dǎo)電材料的一種或多種的組合：鉑、銥、鎳、金、鉬、鈀、硒、鈹、TiN、多晶硅、ITO。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減小GaN功率開關(guān)器件電流坍塌的器件結(jié)構(gòu)，其特征在于：源極區(qū)域下方通過Mg離子注入形成高濃度的P型層，并與GaN緩沖層相連。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減小GaN功率開關(guān)器件電流坍塌的器件結(jié)構(gòu)，其特征在于：源極區(qū)域注入的Mg離子濃度為10¹⁸～10²⁰cm-3。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減小GaN功率開關(guān)器件電流坍塌的器件結(jié)構(gòu)，其特征在于：柵極區(qū)域下面的掩膜介質(zhì)層通過ICP或者RIE干法刻蝕實(shí)現(xiàn)。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減小GaN功率開關(guān)器件電流坍塌的器件結(jié)構(gòu)，其特征在于：柵極區(qū)域下方的AlGaN層通過濕法腐蝕或者電化學(xué)腐蝕或者干法刻蝕或者干法刻蝕和濕法腐蝕結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)。