[發明專利]一種柵控雙極-場效應復合氮化鎵垂直雙擴散金屬氧化物半導體晶體管

有效

• 申請號: 201910750433.1
• 申請日: 2019-08-14
• 公開（公告）號: CN110534558B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 段寶興;智常樂;董自明;張一攀;楊銀堂
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/20;H01L29/41;H01L29/78
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 胡樂

1.一種柵控雙極-場效應復合氮化鎵垂直雙擴散金屬氧化物半導體晶體管，其特征在于，包括：

氮化鎵襯底；

在所述氮化鎵襯底上外延生成的漂移區；

在所述漂移區上部兩側分別形成的兩處基區；

在兩處基區之間刻蝕形成的槽型柵窗口；

在所述槽型柵窗口依次淀積形成的非故意摻雜氮化鎵層、氧化鋁氧化層；

在所述氧化鋁氧化層的凹槽內加入的多晶硅柵極；

所述非故意摻雜氮化鎵層的上部向兩側分別延伸覆蓋部分基區；在對應于所述部分基區的非故意摻雜氮化鎵層表面形成源區；兩處源區分別與所述氧化鋁氧化層的上部兩側外壁鄰接；

所述源區上生成源極；

所述氮化鎵襯底底部生成漏極；

所述基區上生成基極；基極與柵極電連接，滿足：柵極接入電壓時，基區獲得的電壓使得器件寄生的雙極型晶體管開啟。

2.根據權利要求1所述的柵控雙極-場效應復合氮化鎵垂直雙擴散金屬氧化物半導體晶體管，其特征在于：基極與柵極之間的連接材料為導體材料，使得柵極接入電壓時基極與柵極電位一致。

3.根據權利要求2所述的柵控雙極-場效應復合氮化鎵垂直雙擴散金屬氧化物半導體晶體管，其特征在于：所述導體材料為銅或鋁。

4.根據權利要求1所述的柵控雙極-場效應復合氮化鎵垂直雙擴散金屬氧化物半導體晶體管，其特征在于：基極與柵極之間的連接材料為半導體材料，使得基極接入電壓時基極電位大于柵極電位，柵極接入電壓時柵極電位大于基極電位。

5.根據權利要求4所述的柵控雙極-場效應復合氮化鎵垂直雙擴散金屬氧化物半導體晶體管，其特征在于：連接基極與柵極的半導體材料為半絕緣多晶硅。

6.根據權利要求1所述的柵控雙極-場效應復合氮化鎵垂直雙擴散金屬氧化物半導體晶體管，其特征在于：氮化鎵襯底的硅摻雜濃度為1×10¹⁸cm^-3～2×10¹⁸cm^-3。

7.根據權利要求1所述的柵控雙極-場效應復合氮化鎵垂直雙擴散金屬氧化物半導體晶體管，其特征在于：基區的鎂摻雜濃度為1×10¹⁸cm^-3～2×10¹⁸cm^-3；源區的硅摻雜濃度為1×10¹⁸cm^-3～2×10¹⁸cm^-3；漂移區的硅摻雜濃度為1×10¹⁶cm^-3～2×10¹⁶cm^-3。

8.根據權利要求1所述的柵控雙極-場效應復合氮化鎵垂直雙擴散金屬氧化物半導體晶體管，其特征在于：所述非故意摻雜氮化鎵層的厚度為40～60nm。

9.根據權利要求1所述的柵控雙極-場效應復合氮化鎵垂直雙擴散金屬氧化物半導體晶體管，其特征在于：基區和基極、源區和源極、漏區和漏極接觸方式為歐姆接觸。

10.根據權利要求1所述的柵控雙極-場效應復合氮化鎵垂直雙擴散金屬氧化物半導體晶體管，其特征在于：所述槽型柵窗口縱向刻蝕深入漂移區1～4μm。