[发明专利]半导体功率元件

说明书

本发明公开一种半导体功率元件，其包含︰一基板；一位于基板上的缓冲结构；一位于缓冲结构上的背阻挡结构；一位于背阻挡结构上的通道层；以及一位于通道层上的阻挡层；其中背阻挡结构包含一第一功能层、一第一背阻挡层以及一中间层，第一功能层位于缓冲结构上，第一背阻挡层位于第一功能层上，以及中间层位于第一背阻挡层以及第一功能层之间；其中第一背阻挡层的材料包含Al_x1Ga_1‑x1N，第一功能层的材料包含Al_x2Ga_1‑x2N，0<x1≤1，0≤x2≤1，且x1≠x2，其中中间层包含一碳掺杂或铁掺杂的材料。

技术领域

本发明涉及一种半导体元件，尤其是涉及一种半导体功率元件。

背景技术

近年来，随着对高频或高功率产品的需求不断增长，由氮化镓(GaN)材料制成并具有AlGaN/GaN迭层的半导体元件因具有高电子迁移率并能够在高频、高功率和高温下运行的特性而被广泛用于电源、DC/DC转换器、DC/AC反向器、不断电电源、车辆、马达和风力发电等。

发明内容

本发明内容提供一种半导体功率元件，其包含︰一基板；一位于基板上的缓冲结构；一位于缓冲结构上的背阻挡结构；一位于背阻挡结构上的通道层；以及一位于通道层上的阻挡层；其中背阻挡结构包含一第一功能层、一第一背阻挡层以及一中间层，第一功能层位于缓冲结构上，第一背阻挡层位于第一功能层上，以及中间层位于第一背阻挡层以及第一功能层之间；其中第一背阻挡层的材料包含Al_x1Ga_1-x1N，第一功能层的材料包含Al_x2Ga_1-x2N，0<x1≤1，0≤x2≤1，且x1≠x2，其中中间层包含一碳掺杂或铁掺杂的材料。

附图说明

图1为半导体功率元件10的剖视图；

图2A为用于测量半导体功率元件的导通电阻的电路图；

图2B为开闭操作中漏极-源极电压(drain-to-source voltage，V_ds)、栅极电压(gate voltage，V_g)以及源极-漏极电流(source-to-drain current，I_dS)的波形信号的示意图；

图3为本发明内容的第一实施例的半导体功率元件1000的剖视图；

图4为本发明内容的第一实施例的半导体功率元件1000的能带图；

图5为本发明内容的第二实施例的半导体功率元件2000的剖视图；

图6A至图6C为半导体功率元件10、本发明内容的第一实施例的半导体功率元件1000以及本发明内容的第二实施例的半导体功率元件2000之间的漏极电流(I_d)与漏源极电压(V_ds)特性曲线图的比较的示意图；

图7为本发明内容的第三实施例的半导体功率元件3000的剖视图。

符号说明

10、1000、2000、3000 半导体功率元件

1011、2011、3011 低温(LT)成核层

1012、2012、3012 高温(HT)成核层

1021、2021、3021 应变结构

1022、2022、3022 高电阻厚层

1031、2031、3031 功能层

1032、2032、3032 高电阻中间层