[发明专利]电荷补偿耐压结构垂直氮化镓基异质结场效应管

权利要求书

1.电荷补偿耐压结构垂直氮化镓基异质结场效应管，包括势垒层（103），所述势垒层（103）上部设有源极（101）和栅极（102），下部依次为沟道层（104）、p+ GaN电流阻挡层（201）、n-GaN缓冲层（105）、n⁺-GaN衬底（202）、漏极（203）；所述p+ GaN电流阻挡层（201）中心设有宽度为L_AP的孔径，且嵌套在n-GaN缓冲层（105）上部；其特征在于：还包括位于势垒层（103）、沟道层（104）、p+ GaN电流阻挡层（201）及n-GaN缓冲层（105）外侧的电荷补偿绝缘层（301），并且在电荷补偿绝缘层（301）与势垒层（103）、沟道层（104）、p+ GaN电流阻挡层（201）及n-GaN缓冲层（105）界面处存在高密度的固定电荷（302）；电荷补偿绝缘层（301）由绝缘电介质构成。

2.根据权利要求1所述的电荷补偿耐压结构垂直氮化镓基异质结场效应管，其特征在于：所述的电荷补偿绝缘层（301）从上向下贯通于源极（101）与n⁺-GaN衬底（202）之间。

3.根据权利要求2所述的电荷补偿耐压结构垂直氮化镓基异质结场效应管，其特征在于：所述的电荷补偿绝缘层（301）上表面与源极（101）相连，下表面与n⁺-GaN衬底（202）表面相连或位于n⁺-GaN衬底（202）体内，并分为两部分，沿着水平方向分别位于器件两侧。

4.根据权利要求3所述的电荷补偿耐压结构垂直氮化镓基异质结场效应管，其特征在于：所述固定电荷（302）为负电荷。

5.根据权利要求4所述的电荷补偿耐压结构垂直氮化镓基异质结场效应管，其特征在于：所述固定电荷（302）分为两部分，沿着水平方向分别位于器件两侧并且沿n-GaN缓冲层（105）的垂直中心线对称设置。

6.根据权利要求1-5任一项所述的电荷补偿耐压结构垂直氮化镓基异质结场效应管，其特征在于：所述固定电荷（302）的密度为Q_n，满足Q_n=N_d×W，其中N_d为n-GaN缓冲层（105）掺杂浓度，W为n-GaN缓冲层（105）下半部分水平方向宽度， Q_n取值范围为1×10⁵cm^-2 ≤ Q_n ≤1×10²⁰cm^-2。

7.根据权利要求1-5任一项所述的电荷补偿耐压结构垂直氮化镓基异质结场效应管，其特征在于：所述电荷补偿绝缘层（301）为由单一材料构成的绝缘电介质，其介电常数为K₁，其中K₁满足1<K₁≤500。

8.根据权利要求1-5任一项所述的电荷补偿耐压结构垂直氮化镓基异质结场效应管，其特征在于：所述电荷补偿绝缘层（301）为由不同介电常数的电介质材料组成的复合绝缘电介质，该复合绝缘电介质从上到下共分为n层，第i层电介质的介电常数为K_i，其中介电常数满足关系：K_i－1≥K_i，1≤i≤n≤100。