[实用新型]氮化镓金属氧化物半导体晶体管

说明书

氮化镓金属氧化物半导体晶体管。涉及氮化镓功率半导体器件。提供了一种采用环状漂移区结构，增大器件结构中漂移区的长度以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，便于器件的平面集成的氮化镓金属氧化物半导体晶体管。本实用新型具有增大器件结构中漂移区的长度以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，便于器件的平面集成等特点。

技术领域

本实用新型涉及氮化镓功率半导体器件，尤其是一种高阻断电压的氮化镓MOSFET结构，属于电力电子器件技术领域。

背景技术

氮化镓材料具有高的击穿电场、高的饱和速度、好的散热性能，相比于硅基场效应晶体管，氮化镓场效应晶体管具有高耐压，低导通电阻，寄生参数小等优异特性，当应用于开关电源领域中，具有损耗小，工作频率高，可靠性高等优点，可以大大提升开关电源的效率，功率密度和可靠性等性能。

现行技术中的氮化镓MOSFET主要包括基于GaN体材料的垂直型MOSFET和基于二维电子气(2DEG) 的AlGaN/GaN 等异质结的横向型HMET。

现行技术中的横向型氮化镓HEMT一般通过加大极间间距以增大漂移区长度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，影响器件阻断电压、导通电阻等性能的提高。

垂直型氮化镓MOSFET制作在同质外延的氮化镓半导体层上，结构包括自下而上依次相接的源极电极和栅极电极、衬底、器件结构层、漏极电极。现行技术中的垂直型氮化镓MOSFET一般通过增加漂移区厚度提高阻断电压，实现高功率密度。但氮化镓外延半导体层的缺陷密度与外延层的厚度成正比，较大厚度的氮化镓半导体外延层中的缺陷密度较大，影响器件关键的阻断电压和反向漏电流性能指标的提高，而现行氮化镓外延技术在性能、成本和尺寸上的不足限制了基于自支撑氮化镓衬底的氮化镓MOSFET器件的制备与应用。

并且，垂直型氮化镓MOSFET总体上为一种体结构MOSFET，输入输出电极分别位于结构的顶部和底部，构成一种垂直的载流子漂移或电流通道，而准垂直型的氮化镓MOSFET通过台面结构暴露位于底部的漂移层，引出输出电极，均为非共面的输入输出电极结构，不便于器件的平面集成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，提供了一种采用环状漂移区结构，增大器件结构中漂移区的长度以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，便于器件的平面集成的氮化镓金属氧化物半导体晶体管。

本实用新型的技术方案是：氮化镓金属氧化物半导体晶体管，包括基板、过渡层、漂移层、有源区、栅极区、漂移通道和金属电极层；

所述基板、过渡层和漂移层自下而上依次相接设置；

所述有源区相接于漂移通道与漂移层之间；

所述有源区包括自下而上依次相接的有源区第三半导体层、有源区第二半导体层、有源区第一半导体层、有源区欧姆接触层；

所述栅极区包括栅极和栅极绝缘层；所述栅极绝缘层内嵌于有源区中；所述栅极内嵌入于栅极绝缘层中；

所述漂移通道包括自下而上依次相接的通道漂移层、漂移通道欧姆接触层以及位于通道漂移层与漂移通道欧姆接触层内侧的漂移通道内隔离层和外侧的漂移通道外隔离层；

所述有源区的两侧设有两个所述漂移通道，所述漂移通道通过漂移通道内隔离层与有源区相隔离；

所述金属电极层包括源极电极、漏极电极和栅极电极；

所述源极电极位于有源区的顶部并与有源区欧姆接触层相接；