[發(fā)明專利]一種雙異質(zhì)結(jié)GaN RC-HEMT器件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210377549.7
• 申請(qǐng)日: 2022-04-12
• 公開（公告）號(hào): CN114613856B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏杰;賈艷江;孫濤;郗路凡;鄧思宇;趙智家;張成;廖德尊;羅小蓉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L29/778
• 分類號(hào): H01L29/778
• 代理公司: 成都點(diǎn)睛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

1.一種雙異質(zhì)結(jié)GaN?RC-HEMT器件，包括沿器件垂直方向自下而上依次層疊設(shè)置的襯底層(1)、GaN緩沖層(2)、GaN溝道層(3)和勢(shì)壘層(4)；所述勢(shì)壘層(4)上表面沿橫向方向上依次分布第一導(dǎo)電材料(5)、柵極結(jié)構(gòu)、第二導(dǎo)電材料(10)，且三者彼此有間距；所述第一導(dǎo)電材料(5)沿垂直方向向下延伸入勢(shì)壘層(4)中，且和勢(shì)壘層(4)的接觸為歐姆接觸，其引出端為源電極；所述第二導(dǎo)電材料(10)沿垂直方向向下延伸入勢(shì)壘層(4)中，且和勢(shì)壘層(4)的接觸為歐姆接觸，其引出端為漏電極；

其特征在于，在所述柵極結(jié)構(gòu)和第二導(dǎo)電材料(10)之間的勢(shì)壘層(4)表面有頂部GaN層(9)，GaN溝道層(3)、勢(shì)壘層(4)和頂部GaN層(9)形成雙異質(zhì)結(jié)，柵極結(jié)構(gòu)、頂部GaN層(9)及第二導(dǎo)電材料(10)三者之間均有間距，且在所述柵極結(jié)構(gòu)與頂部GaN層(9)之間的勢(shì)壘層(4)之上集成了肖特基續(xù)流二極管結(jié)構(gòu)，用于HEMT器件反向續(xù)流；所述肖特基續(xù)流二極管結(jié)構(gòu)的陽(yáng)極由第三導(dǎo)電材料(8)引出構(gòu)成；所述第三導(dǎo)電材料(8)沿垂直方向向下延伸入位于柵極結(jié)構(gòu)與頂部GaN層(9)之間的勢(shì)壘層(4)中，與勢(shì)壘層(4)的接觸為肖特基接觸，且向漏極方向延伸到頂部GaN層(9)上表面，且第三導(dǎo)電材料(8)和頂部GaN層(9)的接觸為歐姆接觸；所述第三導(dǎo)電材料(8)與源電極短接，所述肖特基續(xù)流二極管的陰極為RC-HEMT的漏極；所述的GaN溝道層(3)、勢(shì)壘層(4)、頂部GaN層(9)構(gòu)成的雙異質(zhì)結(jié)界面分別產(chǎn)生二維電子氣(2DEG)和二維空穴氣(2DHG)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙異質(zhì)結(jié)GaN?RC-HEMT器件，其特征在于，所述柵極結(jié)構(gòu)由位于勢(shì)壘層(4)之上的P型GaN層(6)及位于P型GaN層(6)之上的第四導(dǎo)電材料(7)構(gòu)成，且第四導(dǎo)電材料(7)和P型GaN層(6)的接觸為肖特基接觸；所述第四導(dǎo)電材料(7)引出端為柵電極。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙異質(zhì)結(jié)GaN?RC-HEMT器件，其特征在于，所述柵極結(jié)構(gòu)為MIS槽柵結(jié)構(gòu)，所述MIS槽柵結(jié)構(gòu)自勢(shì)壘層(4)表面沿垂直方向向下嵌入勢(shì)壘層(4)中，MIS槽柵結(jié)構(gòu)的底部和側(cè)壁為絕緣柵介質(zhì)(61)，絕緣柵介質(zhì)(61)表面覆蓋第四導(dǎo)電材料(7)，第四導(dǎo)電材料(7)引出端為柵電極。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種雙異質(zhì)結(jié)GaN?RC-HEMT器件，其特征在于，在器件橫向方向上，MIS槽柵結(jié)構(gòu)的絕緣柵介質(zhì)(61)和第四導(dǎo)電材料(7)向槽兩側(cè)表面延伸，形成柵極場(chǎng)板結(jié)構(gòu)，且與第一導(dǎo)電材料(5)、第三導(dǎo)電材料(8)之間均有間距。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙異質(zhì)結(jié)GaN?RC-HEMT器件，其特征在于，所述勢(shì)壘層(4)采用的材料為AlN、AlGaN、InGaN、InAlN中的一種或幾種的組合。