[实用新型]氮化镓高电子迁移率晶体管

说明书

氮化镓高电子迁移率晶体管。涉及氮化镓功率半导体器件。提供了一种提高器件的阻断电压，同时使器件的栅极电极、源极电极、漏极电极汇集于其结构的顶面，形成共面的器件输入输出电极结构，便于实现器件的平面集成以及在功率集成电路中的氮化镓高电子迁移率晶体管。包括从下而上依次相接设置的基板、过渡层、漂移层、电流阻挡层、通道层、势垒层、欧姆接触层和金属电极层；所述电流阻挡层的内侧的中部设有电流阻挡层孔径。本实用新型具有提高器件的阻断电压，同时使器件的栅极电极、源极电极、漏极电极汇集于其结构的顶面，形成共面的器件输入输出电极结构，便于实现器件的平面集成以及在功率集成电路中的应用。

技术领域

本实用新型涉及氮化镓功率半导体器件，尤其是氮化镓高电子迁移率晶体管(HEMT)。

背景技术

氮化镓高电子迁移率晶体管(HEMT)是一类以氮化镓以及铝氮化镓为基础材料的功率晶体管。基于异质结结构的氮化镓HEMT器件在 AlGaN/GaN 异质结界面下方存在极化电荷诱导的高浓度、高迁移率的二维电子气（2DEG），可以有效地降低通态电阻，减少损耗，具有高阻断电压、低损耗、高开关频率和高功率密度的优点，适用于高温、高压、高功率领域如机车与船舶推进、风能、不间断电源、电网等应用。

现行技术中的氮化镓HEMT包括制备在异质衬底（如Si基板、SiC基板、蓝宝石基板等）上的横向导通型器件结构和制备在同质衬底上的垂直导通型器件结构。

现行技术中的横向导通型氮化镓HEMT一般通过加大极间间距以增大漂移区长度，或者通过调整外延层的掺杂特性而获得较大的阻断电压，但因此会增大器件的芯片面积，且制作在异质衬底上的氮化镓外延层的缺陷密度较大以及难以获得较大厚度的外延层，都可能影响器件阻断电压、导通电阻等性能的提高。

现行技术中的垂直导通型氮化镓HEMT一般利用同质衬底上制备的外延层实现电流的垂直传输，典型的电流孔径垂直电子晶体管(CAVET)结构中的电流由源极通过2DEG层从电流阻挡层(CBL)的孔径垂直传输到位于源区正下方的漏极。相对于横向导通型氮化镓HEMT，垂直导通型氮化镓HEMT通过增加外延层厚度以实现更高的阻断电压、更大的电流容量。但现行氮化镓同质外延制备技术在外延片尺寸和成本上的不足限制了基于自支撑氮化镓衬底的垂直导通型功率器件的制备与应用，目前的研究重点仍为大尺度、低成本自支撑氮化镓衬底的实现。

并且，现行技术中的垂直导通型氮化镓HEMT的栅极和源极位于器件结构的顶面，而漏极位于器件结构的背面，或者利用台面结构使漏极位于器件底部的一侧或两侧，均为非共面的输入输出电极结构，不利于器件的平面集成化以及在功率集成电路中的应用。

实用新型内容

本实用新型针对以上问题，提供了一种提高器件的阻断电压，同时使器件的栅极电极、源极电极、漏极电极汇集于其结构的顶面，形成共面的器件输入输出电极结构，便于实现器件的平面集成以及在功率集成电路中的氮化镓高电子迁移率晶体管。

本实用新型的技术方案是： 包括从下而上依次相接设置的基板、过渡层、漂移层、电流阻挡层、通道层、势垒层、欧姆接触层和金属电极层；

所述电流阻挡层的内侧的中部设有电流阻挡层孔径；

所述电流阻挡层的外侧由内而外依次设有漂移通道内隔离层、通道漂移层和漂移通道外隔离层；

所述欧姆接触层设置在所述金属电极层下方，位于所述漂移通道内隔离层与漂移通道外隔离层之间；

所述金属电极层包括源极、源极电极、漏极电极和栅极电极；

所述源极位于势垒层外侧，并穿通势垒层嵌入通道层内；

所述源极电极位于源极的上端并与源极相连；

所述漏极电极位于欧姆接触层的上端并与欧姆接触层相接；

所述栅极电极位于势垒层上端的中部并嵌入势垒层。