[發(fā)明專利]一種p-GaN氮化鎵基晶體管結構

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210994568.4
• 申請日: 2022-08-18
• 公開（公告）號: CN115172444A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發(fā)明（設計）人: 劉丹
• 申請（專利權）人: 晶通半導體（深圳）有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/423;H01L29/20;H01L29/40;H01L29/778
• 代理公司: 深圳市中融創(chuàng)智專利代理事務所(普通合伙) 44589
• 代理人: 李朦;葉垚平

本發(fā)明公開了一種p?GaN氮化鎵基晶體管結構，包括：襯底、緩沖層、GaN層及A l GaN層，在所述A l GaN層上還設有源極、漏極和p?GaN帽層；所述p?GaN帽層上設有柵極，所述p?GaN帽層和所述柵極之間至少設有一層絕緣層。通過在p?GaN帽層與柵極之間增加了一層絕緣層，使得本發(fā)明提供的氮化鎵基晶體管具有更高的導通電壓與擊穿電壓，讓該晶體管在工作時柵極和源極之間的工作電壓即使發(fā)生波動也無法達到上述的導通電壓與擊穿電壓，可以避免柵極和源極之間的擊穿問題，提高晶體管工作時的穩(wěn)定性，特別是氮化鎵基晶體管中，可以避免由于擊穿導致的不可逆的永久損壞。

技術領域

本發(fā)明涉及半導體領域，尤其涉及一種p-GaN氮化鎵基晶體管結構。

背景技術

高電子遷移率晶體管(High electron mobility transistor,HEMT)，也稱調制摻雜場效應管(modulation-doped FET,MODFET)是場效應晶體管的一種，它使用兩種具有不同能隙的材料形成異質結，形成二維電子氣溝道(2DEG)，而不像金屬氧化物半導體場效應管那樣，直接使用離子摻雜形成導電溝道。而近年來發(fā)展的氮化鎵高電子遷移率晶體管(GaN HEMTs)則憑借其良好的高頻特性吸引了大量關注。

如圖1所示，圖1為現(xiàn)有的氮化鎵高電子遷移率晶體管器件結構，其通常作為常關型開關，也即采用p-GaN帽層來耗盡正下方溝道的二維電子氣，當晶體管在工作時，柵極和源極之間的電壓通常在工作電壓范圍內跳動，例如，柵極和源極之間的工作電壓在1V-5V之間，6V為晶體管的導通電壓，10V則為擊穿電壓，工作時需要保持柵極和源極之間的電壓低于導通電壓，同時也要防止大于擊穿電壓導致晶體管的擊穿造成的永久損壞，但是，面對柵極和源極之間的電壓不穩(wěn)定性，例如會有電壓的波動，現(xiàn)有的氮化鎵高電子遷移率晶體管對應的導通電壓與擊穿電壓較低，在電壓波動的情況下容易導致柵極和源極無法導通或擊穿的問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供了一種p-GaN氮化鎵基晶體管結構，旨在解決現(xiàn)有的氮化鎵晶體管中導通電壓與擊穿電壓較低容易導致器件導通或擊穿的問題。

根據(jù)本申請實施例，提供了一種p-GaN氮化鎵基晶體管結構，自下而上依次包括：

襯底、緩沖層、GaN層及AlGaN層，在所述AlGaN層上還設有源極、漏極和p-GaN帽層；

所述p-GaN帽層上設有柵極，所述p-GaN帽層和所述柵極之間至少設有一層絕緣層。

優(yōu)選地，所述絕緣層設有至少一層，所有所述絕緣層位于所述p-GaN帽層和所述柵極之間。

優(yōu)選地，所述絕緣層與所述p-GaN帽層之間還設置有n-GaN層，所述柵極、絕緣層、n-GaN層及所述p-GaN帽層依次疊層設置。

優(yōu)選地，所述絕緣層與所述p-GaN帽層之間還設置有無摻雜GaN層，所述柵極、絕緣層、無摻雜GaN層及所述p-GaN帽層依次疊層設置。

優(yōu)選地，所述絕緣層包覆所述p-GaN帽層的外周側。

優(yōu)選地，所述絕緣層包覆所述p-GaN帽層、源極和漏極的外周側，且所述源極和所述漏極區(qū)域開設有接觸孔。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供的一種p-GaN氮化鎵基晶體管結構具有以下有益效果：

1、通過在p-GaN帽層與柵極之間增加了一層絕緣層，使得本發(fā)明提供的氮化鎵基晶體管具有更高的導通電壓與擊穿電壓，讓該晶體管在工作時柵極和源極之間的工作電壓即使發(fā)生波動也無法達到上述的最大導通電壓與擊穿電壓，可以避免柵極和源極之間的擊穿問題，提高晶體管工作時的穩(wěn)定性，特別是氮化鎵基晶體管中，可以避免由于擊穿導致的不可逆的永久損壞。

2、通過設置多層絕緣層疊加，使得晶體管具有更高的導通電壓與擊穿電壓。