[发明专利]一种氮化镓器件及其驱动电路

说明书

一种氮化镓器件及其驱动电路。其中，该氮化镓器件包括：衬底(100)；形成在衬底(100)之上的氮化镓GaN缓冲层(200)；形成在GaN缓冲层(200)之上的铝氮化镓AlGaN势垒层(300)；以及，形成在AlGaN势垒层(300)之上的源极(S)、漏极(D)和栅极；其中，栅极包括形成在AlGaN势垒层(300)之上的P型掺杂氮化镓P‑GaN盖层(400)，以及形成在P‑GaN盖层(400)之上的第一栅极金属(M1)和第二栅极金属(M2)，第一栅极金属(M1)与P‑GaN盖层(400)之间形成肖特基接触，第二栅极金属(M2)与P‑GaN盖层(400)之间形成欧姆接触。氮化镓器件为常闭型器件，有利于驱动电路的设计；并且，氮化镓器件具备由肖特基栅极和欧姆栅极共同构成的混合栅极结构，因此既能够减小导通过程中的栅极漏电，从而降低驱动功耗，又能够在导通时向AlGaN势垒层大量注入空穴，优化动态电阻，从而提高器件可靠性。

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，尤其涉及一种氮化镓器件及其驱动电路。

背景技术

随着电源类产品朝着高效率和小型化的趋势发展，以宽禁带半导体材料氮化镓为基础制备的功率开关等氮化镓器件越来越受到关注。目前，氮化镓器件主要包含基于铝镓氮/氮化镓(AlGaN/GaN)的横向异质结构的器件，该异质结构能够在其界面天然形成高电子迁移率的二维电子气(two-dimensional electron gas，2DEG)沟道。一般来说，异质结构界面的2DEG在通常情况下很难被耗尽，使得目前基于AlGaN/GaN异质结构的氮化镓器件通常为常开型器件。

常开型的氮化镓器件需要一个稳定的导通电流来保持它的导通，并且必须要在栅极加上一个反向电压，才能使器件关断，这种特性不利于驱动电路的设计，并且器件功耗较高；另外，常开型的氮化镓器件也难以保证电路系统(例如电源转换电路系统)的失效安全。一些增强型的氮化镓器件虽然实现了常闭特性，但是器件性能却有待提高。

发明内容

本申请提供了一种氮化镓器件及其驱动电路。其中，该氮化镓器件为常关型器件，有利于驱动电路的设计，并且栅极漏电小，驱动损耗小，在导通过程中注入空穴的能力也得到了提高。

第一方面，本申请提供了一种氮化镓器件，包括：衬底；形成在衬底之上的氮化镓GaN缓冲层；形成在GaN缓冲层之上的铝氮化镓AlGaN势垒层；以及，形成在AlGaN势垒层之上的源极、漏极和栅极；其中，栅极包括形成在AlGaN势垒层之上的P型掺杂氮化镓P-GaN盖层，以及形成在P-GaN盖层之上的第一栅极金属和第二栅极金属，第一栅极金属与P-GaN盖层之间形成肖特基接触，第二栅极金属与P-GaN盖层之间形成欧姆接触。

本申请提供的氮化镓器件，具备由肖特基栅极和欧姆栅极共同构成的混合栅极结构，因此既能够减小导通过程中的栅极漏电，从而降低驱动功耗，又能够在导通时向AlGaN势垒层大量注入空穴，优化动态电阻，从而提高器件可靠性。

在一种实现方式中，第一栅极金属和第二栅极金属沿着垂直于栅极的栅宽方向间隔并列设置。

在一种实现方式中，栅极包括多个第一栅极金属和多个第二栅极金属。

在一种实现方式中，多个第一栅极金属和多个第二栅极金属沿着栅极的栅宽方向间隔交替分布，从而在降低器件驱动损耗的同时，沿着栅宽方向均匀地优化氮化镓器件的动态电阻，提高氮化镓器件的可靠性。

在一种实现方式中，多个第一栅极金属包括一个靠近P-GaN盖层的平行于栅极的栅宽方向的边缘，并且沿着栅宽方向延伸的纵向栅极金属，以及，沿着栅宽方向分布设置的多个横向栅极金属，每个横向栅极金属的一端与纵向栅极金属连接；多个第二栅极金属沿着栅宽方向与多个横向栅极金属交替分布。