[发明专利]一种提高击穿电压的阶梯状AlGaN外延新型AlGaN/GaN-HEMT设计方法

权利要求书

1.一种提高击穿电压的阶梯状AlGaN外延新型AlGaN/GaN-HEMT设计方法，其特征在于:该阶梯状AlGaN外延新型AlGaN/GaN-HEMT的结构包括：50mm蓝宝石衬底； 200nm厚的AlN插入层；3µm的GaN缓冲层；25nm厚的Al_0.25Ga_0.75N外延层；栅极与源极之间的距离为1µm，栅极与漏极之间的距离为5µm，栅长为1.5µm。

2.一种提高击穿电压的阶梯状AlGaN外延新型AlGaN/GaN-HEMT设计方法，其特征在于: Al_0.25Ga_0.75N外延层中位于栅极旁边刻蚀深度H为10nm，长度D为3µm的阶梯状沟槽，形成阶梯状Al_0.25Ga_0.75N外延层。

3.一种提高击穿电压的阶梯状AlGaN外延新型AlGaN/GaN-HEMT设计方法，其特征在于:GaN缓冲层引入受主型缺陷，受主缺陷的浓度为1×10¹⁶/cm³，能级为距离导带1.8eV，使得当器件反向偏置时，减少GaN缓冲层的泄漏电流，便于获得高击穿电压。

4.一种提高击穿电压的阶梯状AlGaN外延新型AlGaN/GaN-HEMT设计方法，其特征在于: 本设计方法通过设计一定厚度和长度的阶梯状Al_0.25Ga_0.75N外延层，可以使AlGaN/GaN-HEMTs器件高阻区扩展并完全耗尽，高阻区的扩展降低了栅边缘的高峰电场，将传统的AlGaN/GaN-HEMTs器件的击穿电压从466V提高到新结构的640V。

5.根据权利要求1所述的一种提高击穿电压的阶梯状AlGaN外延新型AlGaN/GaN-HEMT设计方法，其特征在于:本设计方法中靠近栅极的阶梯状AlGaN外延层沟槽厚度不大于20nm,20nm 处的二维电子气（2DEG）浓度已趋于饱和，15nm阶梯状AlGaN异质结外延层沟槽的二维电子气浓度为饱和浓度的60%。

6.根据权利要求4所述的一种提高击穿电压的阶梯状AlGaN外延新型AlGaN/GaN-HEMT设计方法，其特征在于:本设计方法中所提出的新型阶梯状AlGaN外延层结构降低了栅边缘的二维电子气（2DEG）浓度，新结构的比导通电阻为1.56mΩ·cm²。

7.根据权利要求1所述的一种提高击穿电压的阶梯状AlGaN外延新型AlGaN/GaN-HEMT设计方法，其特征在于: 该设计方法所提出的新型结构器件为耗尽型，阈值电压约为-2V。