[發(fā)明專(zhuān)利]化合物半導(dǎo)體續(xù)流功率晶體管

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110443694.6
• 申請(qǐng)日: 2021-04-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113270478B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-02-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫紹瑜;陶倩倩;金玉豐
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京大學(xué)深圳研究生院
• 主分類(lèi)號(hào): H01L29/06
• 分類(lèi)號(hào): H01L29/06;H01L29/423;H01L29/778
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 黃廣龍

本申請(qǐng)公開(kāi)了一種化合物半導(dǎo)體續(xù)流功率晶體管。包括：襯底、緩沖層、勢(shì)壘層，緩沖層設(shè)置于襯底上，勢(shì)壘層設(shè)置于緩沖層上，勢(shì)壘層上設(shè)置有源極、漏極和柵極，柵極位于源極和漏極之間，勢(shì)壘層中設(shè)有用于形成電子陷阱的陷阱區(qū)，陷阱區(qū)位于源極和漏極之間，柵極不接觸陷阱區(qū)。通過(guò)在勢(shì)壘層中設(shè)置陷阱區(qū)，當(dāng)器件工作時(shí)，在柵極上施加的正負(fù)電壓需要向陷阱區(qū)抽取或注入電子，以此實(shí)現(xiàn)器件平緩的導(dǎo)通和關(guān)斷，降低了器件被感應(yīng)電壓擊穿或燒毀的風(fēng)險(xiǎn)，提高了化合物半導(dǎo)體功率晶體管在系統(tǒng)中的可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及晶體管技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種化合物半導(dǎo)體續(xù)流功率晶體管。

背景技術(shù)

目前，電力電子變換器主要采用硅基功率器件，經(jīng)過(guò)50多年的發(fā)展，從電路設(shè)計(jì)到晶圓制造，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)接近理論極限，很難再通過(guò)器件結(jié)構(gòu)調(diào)整或改善制造工藝來(lái)滿(mǎn)足對(duì)下一代功率器件的高溫、高頻、高效、高功率密度的要求。相比于硅基功率器件，采用化合物的半導(dǎo)體器件(如氮化鎵)來(lái)構(gòu)建電力電子開(kāi)關(guān)器件已成為業(yè)界發(fā)展的趨勢(shì)，這是由于化合物功率器件具有較小的柵極和漏極電容、無(wú)寄生體二極管等特點(diǎn)，使得其更適合高頻、小功率方面的應(yīng)用，同時(shí)得益于其高熱導(dǎo)率和寬禁帶的低本征載流子濃度，使得化合物半導(dǎo)體器件可以在高溫、高功率密度下工作。

化合物半導(dǎo)體電力電子器件相比硅材料電力電子器件的工作頻率更高，高頻開(kāi)關(guān)速度使得器件面臨更嚴(yán)峻的電磁干擾，器件自身以及版圖走線(xiàn)所引入的寄生參數(shù)在高頻條件下很可能使器件出現(xiàn)非理想效應(yīng)。具體來(lái)說(shuō)，在器件高速開(kāi)關(guān)過(guò)程中，較大的電流變化率或電壓變化率可能會(huì)引起電路出現(xiàn)過(guò)沖和振蕩等現(xiàn)象，且過(guò)高的電壓很可能擊穿電子元器件，特別是在高壓、大功率情況下，這些非理想效應(yīng)嚴(yán)重威脅電路的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本申請(qǐng)?zhí)岢鲆环N化合物半導(dǎo)體續(xù)流功率晶體管，能夠解決器件開(kāi)關(guān)過(guò)快的問(wèn)題，避免器件在功率系統(tǒng)中出現(xiàn)大電流變換率和大電壓變換率的情況，降低器件燒毀的風(fēng)險(xiǎn)。

根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的化合物半導(dǎo)體續(xù)流功率晶體管，包括：襯底、緩沖層、勢(shì)壘層，所述緩沖層設(shè)置于所述襯底上，所述勢(shì)壘層設(shè)置于所述緩沖層上，所述勢(shì)壘層上設(shè)置有源極、漏極和柵極，所述柵極位于所述源極和所述漏極之間，所述勢(shì)壘層中設(shè)有用于形成電子陷阱的陷阱區(qū)，所述陷阱區(qū)位于所述源極和所述漏極之間，所述柵極不接觸所述陷阱區(qū)。

根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的化合物半導(dǎo)體續(xù)流功率晶體管，至少具有如下有益效果：通過(guò)在勢(shì)壘層中設(shè)置陷阱區(qū)，當(dāng)器件工作時(shí)，在柵極上施加的正負(fù)電壓需要向陷阱區(qū)抽取或注入電子，以此實(shí)現(xiàn)器件平緩的導(dǎo)通和關(guān)斷，降低了器件被感應(yīng)電壓擊穿或燒毀的風(fēng)險(xiǎn)，提高了化合物半導(dǎo)體功率晶體管在系統(tǒng)中的可靠性。

根據(jù)本申請(qǐng)的一些實(shí)施例，還包括：鈍化層，所述鈍化層設(shè)置在所述勢(shì)壘層表面。

根據(jù)本申請(qǐng)的一些實(shí)施例，所述鈍化層的厚度小于5μm。

根據(jù)本申請(qǐng)的一些實(shí)施例，所述陷阱區(qū)與所述柵極接近。

根據(jù)本申請(qǐng)的一些實(shí)施例，所述柵極的末端為扇形，所述扇形的圓心角大于90度，小于180度。

根據(jù)本申請(qǐng)的一些實(shí)施例，所述柵極的末端距離有源區(qū)邊界的最小距離小于1μm。

根據(jù)本申請(qǐng)的一些實(shí)施例，所述柵極包括第一柵端和第二柵端，所述第一柵端和所述第二柵端之間形成狹槽區(qū)，所述陷阱區(qū)位于所述狹槽區(qū)中。

根據(jù)本申請(qǐng)的一些實(shí)施例，所述第一柵端和所述第二柵端均為扇形，所述扇形的圓心角大于90度，小于180度。

根據(jù)本申請(qǐng)的一些實(shí)施例，所述第一柵端與所述第二柵端之間的最小距離小于0.5μm。

根據(jù)本申請(qǐng)的一些實(shí)施例，所述陷阱區(qū)的態(tài)密度大于0.05μm^-2。