[发明专利]常态关闭的氮化镓场效应管

权利要求书

1.一种异质结场效应管的氮化镓半导体功率器件，其特征在于，包含：

一个异质结结构，包括两种不同带隙的相交界的第一半导体层与第二半导体层，从而产生一个二维电子气层的交界层；

一个源极电极和一个漏极电极，设置在栅极电极的两个对边上，栅极电极设置在所述的异质结结构上方，用于控制所述的二维电子气层中源极和漏极电极之间的电流；以及

一个位于栅极电极和异质结结构之间的浮栅，其中所述的栅极电极通过一个绝缘层，与所述的浮栅绝缘，其中所述的浮栅设置在一个薄绝缘层上方，薄绝缘层垫衬在浮栅与同异质结结构之间，并且其中所述的浮栅充有电荷，以便对所述的二维电子气层持续加载电压，以夹断在所述的二维电子气层中流动的所述的源极和漏极电极之间的电流，使所述的异质结场效应管的半导体功率器件为一个常态关闭器件。

2.如权利要求1所述的半导体功率器件，其特征在于，所述的第一半导体层为氮化镓层，第二半导体层为设置在氮化镓层上方的氮化铝镓层。

3.如权利要求1所述的半导体功率器件，其特征在于，还包括一个蓝宝石衬底，用于承载所述的异质结结构。

4.如权利要求1所述的半导体功率器件，其特征在于，所述的浮栅带负电荷，将二维电子气层的夹断电压从负夹断电压转化为正夹断电压。

5.如权利要求1所述的半导体功率器件，其特征在于，所述的第一半导体层为N-型氮化镓层，第二半导体层为设置在氮化镓层上方的N-型氮化铝镓层。

6.如权利要求1所述的半导体功率器件，其特征在于，所述的浮栅带负电荷，将二维电子气层的夹断电压从负夹断电压转化为等于或大于3.0V的正夹断电压。

7.如权利要求1所述的半导体功率器件，其特征在于，所述的源极电极还包括一个延伸的场板，从源极电极延伸并覆盖到栅极电极上方。

8.如权利要求1所述的半导体功率器件，其特征在于，所述的源极电极还包括一个延伸的场板，从源极电极延伸并覆盖到栅极电极上方，其中该场板通过一个厚绝缘层，与栅极电极绝缘。

9.如权利要求1所述的半导体功率器件，其特征在于，其中，

所述的异质结结构包括所述的第一半导体层和第二半导体层，构成一个矩形块，其纵向从源极电极延伸到漏极电极；而且

带有绝缘层的栅极电极和浮栅构成一个缠绕栅极，缠绕在矩形块的一个中间段的侧壁周围、以及所述的矩形块中间段的顶面，以控制第一半导体层和第二半导体层之间产生的二维电子气层。

10.如权利要求9述的半导体功率器件，其特征在于，所述的异质结结构包括所述的第一半导体层和第二半导体层，构成一个矩形块，其中两种带隙不同的所述的第一半导体层和第二半导体层是垂直方向的。

11.如权利要求9述的半导体功率器件，其特征在于，还包含至少一个第三半导体层，其与具有两种不同带隙的两个相邻的半导体层结构相互挨着设置，用于生成至少两个交界层，作为至少两个二维电子气层。

12.一种制备异质结场效应管的氮化镓半导体功率器件的方法，其特征在于，包括以下步骤：

在具有不同带隙的第一半导体层与第二半导体层的交界处制备一个异质结结构，以便在异质结处形成二维电子气层；

在二维电子气层的相反两端，制备一个源极电极和一个漏极电极；

在一部分二维电子气层的上方、源极和漏极电极之间，制备一个浮栅；

在所述的浮栅上方，制备一个栅极电极，并利用绝缘层，使栅极电极与浮栅绝缘；并且

对浮栅充电，使它耗尽二维电子气层，使异质结场效应管的半导体器件运行在常态关闭的条件，并且通过在栅极电极上加载电压，抵消浮栅的电荷，使器件开启。

13.如权利要求12述的方法，其特征在于，其中制备一个异质结结构的步骤还包括：通过由氮化镓构成的第一半导体层，与由氮化铝镓层构成的第二半导体层形成交界，制备所述的异质结结构。

14.如权利要求12述的方法，其特征在于，还包括：构成带有内置负电荷的浮栅的步骤。

15.如权利要求12述的方法，其特征在于，还包括：利用与在闪存中写入电荷相类似的方法，将负电荷写入所述浮栅中的步骤。