[发明专利]GaN基横向超结器件及其制作方法

说明书

本发明公开了一种GaN基横向超结器件及其制作方法。所述横向超结器件包括异质结以及与异质结配合的源极、漏极和栅极，异质结包含第一半导体和第二半导体，第二半导体形成在第一半导体上，异质结中形成有二维电子气，源极与漏极通过二维电子气电连接；GaN基横向超结器件还包括复数个间隔设置的P型半导体，P型半导体分布在栅极下方；P型半导体形成于第一半导体上，且源极或漏极与P型半导体连接或不连接，或者，P型半导体形成于第二半导体上，且在相邻两个P型半导体之间以及在所述P型半导体与源极或漏极中的任意一者之间还形成有高阻半导体。本发明提供的GaN基横向超结器件，击穿电压高、比导通电阻小；制作工艺简单，重复性好。

技术领域

本发明特别涉及一种GaN基横向超结器件及其制作方法，属于电子科学与技术领域。

背景技术

功率半导体器件是进行电能(功率)处理的半导体器件。以功率MOS器件和绝缘栅双极型晶体管IGBT为代表的场控功率器件，已经发展成为功率半导体的主力器件。

击穿电压V_br和比导通电阻R_on是功率半导体器件最重要的电学参数，边缘终端技术(或称为结终端技术)与RESURF(Reduced Surface Field)是两类基本技术，两者在改善表面场分布以提高耐压方面卓有成效。但随着功率半导体技术的发展，功率半导体器件体内场分布问题渐显突出，而功率超结器件的发明打破了这一难题。

超结器件与一般功率MOS器件结构的本质区别在于，前者为N型和P型周期排列的结型耐压层，后者为单一导电型的阻型耐压层。这种从阻型到结型的变化，是耐压层结构的一次质变。超结在耐压层引入高浓度等量异型电荷，满足电荷平衡，产生二维场，是体内引入电场的典型方法，体现从表面场到体内场优化的思想。这种结构在耐压状态下，使总电场从一维变为二维分布、在横向超结中甚至为三维场分布。分析方法亦从一维泊松分布方程变为解二维、三维泊松方程。在瞬变状态下，呈现电子与空穴的同向和反向异位运动。因此，功率超结器件与功率MOS器件相比较，在相同耐压下显著降低导通电阻，R_on-V_br关系从2.5次方变为1.32次方，使之成为“功率MOS器件发展的里程碑”。

近五十多年来，功率器件已经由第一代Si半导体材料发展到第二代GaAs半导体材料，再到目前的第三代SiC/GaN半导体材料。第一代Si半导体功率器件虽然取得了显著的成效，但目前其性能已经接近材料的理论极限，另外随着对频率和功率要求越来越高，第二代GaAs半导体材料由于其禁带宽度窄、击穿电场低等因素，导致GaAs功率器件不能满足现有的技术发展。现有技术中一种横向超结场效应晶体管的结构如图1所示，该结构可以有效的提高器件的击穿电压以及降低导通电阻相比于传统的MOS器件，但是250V左右的击穿电压还是较低。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种GaN基横向超结器件及其制作方法，以克服现有技术的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种GaN基横向超结器件，包括异质结以及与所述异质结配合的源极、漏极和栅极，所述异质结包含第一半导体和第二半导体，所述第二半导体形成在第一半导体上，且具有宽于所述第一半导体的带隙，所述异质结中形成有二维电子气，所述源极与漏极通过所述二维电子气电连接；所述GaN基横向超结器件还包括复数个间隔设置的P型半导体，所述P型半导体分布在栅极下方；所述P型半导体形成于第一半导体上，且所述源极或漏极与P型半导体连接或不连接，或者，所述P型半导体形成于第二半导体上，且在相邻两个P型半导体之间以及在所述P型半导体与源极或漏极中的任意一者之间还形成有高阻半导体。

本发明实施例还提供了一种GaN基横向超结器件的制作方法，包括制作异质结的步骤以及制作与异质结配合的源极、漏极的步骤；

所述异质结包括第一半导体和第二半导体，所述第二半导体形成在第一半导体上，且具有宽于所述第一半导体的带隙，所述异质结中形成有二维电子气；