[实用新型]一种电流孔径垂直电子晶体管外延结构

说明书

本实用新型公开了一种电流孔径垂直电子晶体管外延结构，所述电流孔径垂直电子晶体管外延结构由下至上依次包括：GaN自支撑衬底或硅基衬底、n型掺杂GaN漂移层A、多周期GaN/AlGaN隧穿层、n型掺杂GaN漂移层B、导通孔径层、GaN沟道层；并且在所述导通孔径层的两侧还分别设有电流阻挡层；通过在漂移区内插入多周期GaN/AlGaN隧穿层，通过调控多周期的周期数、多周期内的GaN与AlGaN的厚度及Al组分，提高器件的耐压特性，通过隧穿效应显著缓解器件击穿电压与导通电阻之间的矛盾，改善器件的稳定性和可靠性。

技术领域

本实用新型属于半导体技术领域，具体涉及一种电流孔径垂直电子晶体管外延结构。

背景技术

水平结构AlGaN/GaN HEMT从1993年发展到至今，得益于AlGaN/GaN异质结界面处存在高浓度的2DEG使器件具有较低的导通电阻以及能量损耗。水平结构AlGaN/GaN HEMT处于关断状态下承受高耐压，栅极靠近漏极边缘有大量电荷积累，这种电场集中效应时器件工作在高压状态下容易发生雪崩击穿，AlGaN表面态容易束缚电子导致电流崩塌。

垂直结构AlGaN/GaN电流孔径垂直电子晶体管处于关断状态下，n-GaN漂移区承受的大部分电压。电流沿着垂直方向通过漂移区到达漏电极，n-GaN掺杂浓度过低虽然可以增大器件的击穿电压，但会增加器件的导通电阻。现有技术器件耐压的提高是通过降低缓冲层掺杂浓度增加导通电阻的方式实现。如何获得低掺杂和高迁移率n-GaN对于提高器件耐压和降低导通电阻是亟需解决的问题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种电流孔径垂直电子晶体管外延结构，通过在漂移区内插入多周期GaN/AlGaN隧穿层，通过调控多周期的周期数、多周期内的GaN与AlGaN的厚度，提高器件的耐压特性，通过隧穿效应显著缓解器件击穿电压与导通电阻之间的矛盾，改善器件的稳定性和可靠性。

本实用新型采取的技术方案为：

一种电流孔径垂直电子晶体管外延结构，所述电流孔径垂直电子晶体管外延结构由下至上依次包括：GaN自支撑衬底或硅基衬底、n型掺杂GaN漂移层A、多周期GaN/AlGaN隧穿层，其中0x0.3、n型掺杂GaN漂移层B、导通孔径层、GaN沟道层；并且在所述导通孔径层的两侧还分别设有电流阻挡层。

进一步地，所述GaN沟道层之上还包括势垒层。

所述多周期GaN/AlGaN层优选为多周期GaN/Al_xGa_1-xN层，其中0x0.3。

形成所述n型掺杂GaN漂移层A、n型掺杂GaN漂移层B的半导体材料均是硅掺杂的n型GaN半导体材料。

所述n型掺杂GaN漂移层B中的硅掺杂量是所述n型掺杂漂移层A中硅掺杂量的10-100倍，这样的结构通过隧穿效应可显著缓解器件击穿电压与导通电阻之间的矛盾。

所述n型掺杂GaN漂移层A、n型掺杂GaN漂移层B中硅掺杂量分别为1×10¹⁵～5×10¹⁵cm^-3，1×10¹⁶～5×10¹⁷cm^-3。

所述n型掺杂GaN漂移层A、n型掺杂GaN漂移层B的厚度分别为1～2μm、2～3μm。