[發明專利]一種提高GaN增強型MOSFET閾值電壓的新型外延層結構

在審

• 申請號: 201811422595.4
• 申請日: 2018-11-27
• 公開（公告）號: CN111223933A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 王茂俊;陶明
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/423;H01L29/06;H01L29/205
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理有限公司 11360
• 代理人: 蘇愛華

1.一種提高GaN增強型MOSFET閾值電壓的新型外延層結構，自下而上包括：襯底、GaN緩沖層、本征GaN層、Mg摻雜P型GaN層、本征GaN溝道層以及本征AlGaN勢壘層。在該新型外延層結構上用最傳統的凹槽柵工藝形成鈍化層、凹槽柵、平面隔離、絕緣柵介質層、歐姆接觸以及柵和源漏歐姆金屬電極即可形成高閾值電壓的增強型GaN MOSFET。

2.根據權利要求1所述的提高GaN增強型MOSFET閾值電壓的新型外延層結構，其特征在于：其中的襯底材料為Si、SiC、藍寶石。

3.根據權利要求1所述的提高GaN增強型MOSFET閾值電壓的新型外延層結構，其特征在于：所述Mg摻雜P型GaN層摻雜濃度為：5E16～2E18cm^-3。

4.根據權利要求1所述的提高GaN增強型MOSFET閾值電壓的新型外延層結構，其特征在于：所述Mg摻雜P型GaN層厚度為：50nm～300nm。

5.根據權利要求1所述的提高GaN增強型MOSFET閾值電壓的新型外延層結構，其特征在于：所述Mg摻雜P型GaN層上面的本征GaN溝道層厚度為：100nm～300nm。

6.根據權利要求1所述的提高GaN增強型MOSFET閾值電壓的新型外延層結構，在其上用凹槽柵工藝形成的增強新GaN MOSFET，其特征在于：所述介質鈍化層的材料為以下材料中的任意一種：Si₃N₄、AlN、Al₂O₃、SiO₂。

7.根據權利要求1所述的提高GaN增強型MOSFET閾值電壓的新型外延層結構，在其上用凹槽柵工藝形成的增強新GaN MOSFET，其特征在于：凹槽柵的形成方法為以下方法中的任意一種：ICP刻蝕、濕法腐蝕。

8.根據權利要求1所述的提高GaN增強型MOSFET閾值電壓的新型外延層結構，在其上用凹槽柵工藝形成的增強新GaN MOSFET，其特征在于：在650℃～800℃之間于N₂保護氣體中退火15分鐘，激活P-type GaN。

9.根據權利要求1所述的提高GaN增強型MOSFET閾值電壓的新型外延層結構，在其上用凹槽柵工藝形成的增強新GaN MOSFET，其特征在于：所述絕緣柵介質層為以下材料中的任意一種：Si₃N₄、Al₂O₃、AlN、HfO₂、SiO₂、HfTiO、Sc₂O₃、Ga₂O₃、MgO、SiNO。

10.根據權利要求1所述的提高GaN增強型MOSFET閾值電壓的新型外延層結構，在其上用凹槽柵工藝形成的增強新GaN MOSFET，其特征在于：所述源極和漏極為：鈦、鋁、鎳、金、鉑、銥、鉬、鉭、鈮、鈷、鋯、鎢等中的一種或多種的合金。

11.根據權利要求1所述的提高GaN增強型MOSFET閾值電壓的新型外延層結構，在其上用凹槽柵工藝形成的增強新GaN MOSFET，其特征在于：所述柵極金屬為以下導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。