[發明專利]一種具有屏蔽柵電極的GaN異質結縱向半導體器件

在審

• 申請號: 202110252841.1
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN112864226A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 李茂林;趙起越;蒲小慶;董志文
• 申請（專利權）人: 英諾賽科（珠海）科技有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/40;H01L29/778
• 代理公司: 珠海智專專利商標代理有限公司 44262
• 代理人: 薛飛飛;黃國豪

1.一種具有屏蔽柵電極的GaN異質結縱向半導體器件，包括半元胞結構，其特征在于：

所述半元胞結構包括GaN N型重摻雜層、GaN N型漂移區層、勢壘層、漏極、源極和柵極，所述漏極、所述GaN N型重摻雜層、所述GaN N型漂移區層和所述勢壘層自下而上依次層疊設置，所述源極設置在所述勢壘層的上方；

所述源極的下方設置有介質槽，所述介質槽在縱向上貫穿所述勢壘層并向下延伸至所述GaN N型漂移區層內，所述介質槽的底壁位于所述GaN N型漂移區層的上表面和下表面之間，所述介質槽內設置有隔離介質；

所述半元胞結構還包括屏蔽柵電極，所述柵極與所述屏蔽柵電極均位于所述介質槽內并沿縱向間隔布置，所述屏蔽柵電極位于所述柵極的下方，所述柵極和所述屏蔽柵電極通過所述隔離介質隔離。

2.根據權利要求1所述的具有屏蔽柵電極的GaN異質結縱向半導體器件，其特征在于：

所述GaN N型漂移區層內在所述介質槽的下方設置有浮空P-GaN區，所述浮空P-GaN區沿橫向自所述GaN N型漂移區層靠近所述介質槽的一側延伸至所述GaN N型漂移區層的中部。

3.根據權利要求2所述的具有屏蔽柵電極的GaN異質結縱向半導體器件，其特征在于：

所述浮空P-GaN區的數量為兩個以上，多個所述浮空P-GaN區沿縱向平行布置。

4.根據權利要求1至3任一項所述的具有屏蔽柵電極的GaN異質結縱向半導體器件，其特征在于：

所述介質槽包括垂直設置的槽側壁和槽底壁，所述柵極和所述屏蔽柵電極均自所述半元胞結構的側壁沿水平方向朝向所述槽側壁延伸；

所述柵極的底壁與所述屏蔽柵電極的頂壁之間、所述屏蔽柵電極的底壁與所述介質槽的槽底壁之間、所述柵極的側壁與所述介質槽的槽側壁之間，以及所述屏蔽柵電極的側壁與所述介質槽的槽側壁之間均設置有所述隔離介質；

所述柵極的底壁與所述屏蔽柵電極的頂壁之間的隔離介質的厚度為d1,所述屏蔽柵電極的底壁與介質槽的底壁之間的隔離介質的厚度為d2,所述柵極的側壁與所述介質槽的側壁之間的隔離介質的厚度為d3，所述屏蔽柵電極的側壁與所述介質槽的側壁之間的隔離介質的厚度為d4；

d2和d4均大于d1，且d2和d4均大于d3。

5.根據權利要求1至3任一項所述的具有屏蔽柵電極的GaN異質結縱向半導體器件，其特征在于：

所述屏蔽柵電極與所述源極電連接。

6.根據權利要求1至3任一項所述的具有屏蔽柵電極的GaN異質結縱向半導體器件，其特征在于：

所述GaN N型漂移區層和勢壘層構成異質結，所述異質結靠近所述GaN N型漂移區層界面形成二維電子氣溝道。

7.根據權利要求1至3任一項所述的具有屏蔽柵電極的GaN異質結縱向半導體器件，其特征在于：

所述勢壘層的材料為AlGaN、AlN、InN或InGaN。

8.根據權利要求1至3任一項所述的具有屏蔽柵電極的GaN異質結縱向半導體器件，其特征在于：

所述半元胞結構還包括帽層，所述帽層形成在所述勢壘層的上方，所述帽層的材料為GaN、AlN、AlGaN、InN或InGaN。

9.根據權利要求8所述的具有屏蔽柵電極的GaN異質結縱向半導體器件，其特征在于：

所述半元胞結構還包括鈍化層，所述鈍化層形成在所述帽層的上方，所述鈍化層的材料為SiN、Al 2O3、SiO2或HfO2。

10.根據權利要求1至3任一項所述的具有屏蔽柵電極的GaN異質結縱向半導體器件，其特征在于：

所述漏極與所述GaN N型重摻雜層歐姆接觸，所述源極與所述勢壘層歐姆接觸。