[发明专利]一种高压异质结晶体管

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术，特别是涉及一种高压异质结晶体管。

背景技术

横向AlGaN/GaNHFET异质结晶体管器件因为具有优越的材料特性，如固有的自发极化和压电极化特性，并且能在异质结界面处形成高浓度的2DEG，构成低导通电阻通道，作为第三代宽禁带半导体的典型，被誉为可替代Si基功率器件的最佳候选者之一。作为横向AlGaN/GaNHFET，它属于表面异质结薄膜耐压结构，因为早期器件的横向耐压受限，器件的纵向耐压问题被忽略。随着器件结构优化改进，其横向耐压也得到了大幅度地提高，器件的纵向耐压受限问题也开始被国内外学者重视。器件的纵向耐压受限，不但影响着器件横向表面电场，同时也使得在器件表面的电力线出现不均匀分布，导致器件出现了提前击穿。由此可见，横向AlGaN/GaNHFET的耐压的优化不但是优化器件横向电场，也需要优化器件的纵向电场。

横向AlGaN/GaNHFET器件的纵向耐压通常由两部分组成：衬底耐压以及异质外延层耐压两部分组成：

(a)异质外延层耐压

异质外延层主要指的是衬底上方异质外延介质层的统称，主要包括晶格匹配的缓冲层以及构成导电区的异质结外延层。在器件耐压时，由于异质外延层中可移动电荷被电极抽走，外延层耐压受到了限制，异质外延层的耐压主要由其厚度决定。常规AlGaN/GaNHFET的外延层总厚度一般为2～4μm，外延总的承受耐压不能超过2kV。

(b)衬底耐压

由于异质结生长在衬底要实现到外延层材料晶格的过渡，使得单晶外延层与衬底间要有晶格匹配的缓冲层，此缓冲层间与衬底间的异质结界面存在电荷，阻碍了等势线从此处穿过，屏蔽了衬底的耐压，将被限制在上表面的异质外延层中，从而限制了衬底承担足够的纵向耐压。因为横向器件的衬底厚达100μm，可以承受较高的纵向耐压。当器件纵向耐压受限时候，提高衬底耐压是提高横向AlGaN/GaNHFET器件的纵向耐压的有效途径。

目前常规横向AlGaN/GaNHFET器件的衬底耐压几乎不耐压或者耐压很小，纵向耐压主要由异质结外延层承担。因此存在纵向耐压较差的问题。

发明内容

本发明的目的，就是针对上述问题，提出一种高压异质结晶体管。

本发明采用的技术方案为：一种高压异质结晶体管，包括从下至上依次层叠设置的第一电极101、第一半导体201层、第二半导体层202、第三半导体层203和有源层；其特征在于，所述第一半导体层201上层靠近第二半导体层202处具有至少一层N型掺杂层402；所述N型掺杂层402采样分布区间掺杂方式；所述第三半导体层203上层靠近第四半导体层204处具有至少一层P型掺杂层401；所述P型掺杂层401采用的掺杂方式为分布区间掺杂方式。

进一步的，所述N型掺杂层402和P型掺杂层401的形状为圆形或多边形。

进一步的，所述N型掺杂层402和P型掺杂层401采用的排布方式为分布区间交替式排布。

进一步的，所述第二半导体层202采用的材料为SiC、AlN、GaN和Al_xGa_1-xN中的多种，每一种材料形成一层半导体层并从下至上层叠设置构成复合缓冲层，所述第二半导体层202用于作为第一半导体层201到第三半导体层203之间晶格不匹配之间的过渡区；其中x和y取值范围为0～1。

进一步的，第三半导体层203为外延层，采用的材料为GaN、InN、AlGaN、InGaN、InAlGaN和AlN中的一种。