[发明专利]一种抗单粒子辐射加固的GaN器件

说明书

本发明公开一种抗单粒子辐射加固的GaN器件，包括由下到上依次层叠设置的衬底、缓冲层、沟道层、势垒层、钝化层；抗单粒子辐射加固的GaN器件的两端分别设有源极、漏极；源极、漏极贯穿势垒层、钝化层；源极、漏极之间设有沟槽，沟槽贯穿势垒层、钝化层；沟槽内设有栅极，栅极与沟槽内壁之间设有栅介质层；栅极、漏极上部分别连接有栅场板、漏场板；势垒层上还设有埋N阱，埋N阱厚度与势垒层厚度相同，埋N阱与沟槽之间设有间隙；埋N阱顶部连接有肖特基电极，肖特基电极与埋N阱宽度相同且上下对应设置，肖特基电极顶部设有肖特基电极场板。本发明能够防止器件在低漏极偏置电压下发生烧毁，有效提升了GaN器件的单粒子烧毁阈值电压。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种抗单粒子辐射加固的GaN器件。

背景技术

宽禁带半导体材料氮化镓GaN在抗辐照应用方面有着天然的优势，由于极化效应，GaN能够与铝镓氮AlGaN材料形成具有高面密度和高迁移率的二维电子气(2DEG，Two-dimensional electron gas)，从而使氮化镓器件获得极低的导通电阻，又由于GaN材料具有极高的临界击穿电场强度，所以同等尺寸条件下，GaN器件的击穿电压也高于其他半导体材料。因其高功率、高频等特性，GaN成为最具潜力的电力电子器件之一。

随着GaN器件的应用领域越来越广，GaN在抗辐照领域的研究也逐渐深入，国内外多家研究机构针对GaN高电子迁移率晶体管发生单粒子效应的机理展开研究。研究表明，重离子的入射会使器件发生性能退化或者直接烧毁。是否发生烧毁与重离子的能量强度和器件的工作电压都有着密切的关系。然而，现有GaN功率器件存在单粒子烧毁阈值电压过低的问题。因此，目前亟需一种能够对器件进行辐射加固的GaN器件，以提升GaN器件的单粒子烧毁阈值电压。

发明内容

本发明的目的是提供一种抗单粒子辐射加固的GaN器件，以解决现有技术中存在的技术问题，能够抽取由重离子入射而在器件内部产生的空穴，缓解器件由于重离子入射造成的高碰撞电离，防止器件在低漏极偏置电压下发生烧毁，有效提升了GaN器件的单粒子烧毁阈值电压。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种抗单粒子辐射加固的GaN器件，包括：由下到上依次层叠设置的衬底、缓冲层、沟道层、势垒层、钝化层；所述抗单粒子辐射加固的GaN器件的两端分别设有源极、漏极；所述源极、漏极贯穿所述势垒层、钝化层；所述源极、漏极之间设有沟槽，所述沟槽贯穿所述势垒层、钝化层；所述沟槽内设有栅极，所述栅极与所述沟槽内壁之间设有栅介质层；所述栅极、所述漏极上部分别连接有栅场板、漏场板；所述势垒层上还设有埋N阱，所述埋N阱厚度与所述势垒层厚度相同，所述埋N阱与所述沟槽之间设有间隙；所述埋N阱顶部连接有肖特基电极，所述肖特基电极与所述埋N阱宽度相同且上下对应设置，所述肖特基电极顶部设有肖特基电极场板。

优选地，所述缓冲层的掺杂杂质为C或Fe，掺杂浓度为1×10¹⁶～2×10¹⁷cm^-3，所述缓冲层的厚度为0～10μm。

优选地，所述漏极与所述栅极之间的距离为3～20μm。

优选地，所述埋N阱的掺杂浓度为1×10¹⁸～1×10¹⁹cm^-3。

优选地，所述肖特基电极与所述栅极之间的距离小于所述漏极与所述栅极之间的距离。

优选地，所述肖特基电极的宽度小于所述漏极与所述栅极之间的距离、所述肖特基电极与所述栅极之间的距离之差。

优选地，所述肖特基电极场板的长度小于所述漏极与所述栅极之间的距离。

优选地，所述栅介质层的材质为HfO₂、Al₂O₃、SiO₂、SiN_X中的一种或多种。