[发明专利]一种双结型场板的功率器件

说明书

本发明公开了一种双结型场板的功率器件，包括第一结型场板与第二结型场板，所述第一结型场板设置在功率器件的栅极与漏极之间，且生长在势垒层上，与所述栅极接触；所述第二结型场板与沟道层接触设置；所述第二结型场板设置在沟道层与缓冲层之间，或设置在缓冲层里面；本发明的有益效果为优化横向的电场分布使其具有类似RESURF效果，提升了击穿电压；不会引入附加的寄生电容，保证了器件的工作频率和开关速度，同时提升击穿电压和器件的可靠性。

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，尤其涉及一种双结型场板的功率器件。

背景技术

功率半导体器件是半导体领域的重要环节。然而，传统的硅基MOSFET发展至今，其性能已经接近材料的理论极限。近年来，GaN作为第三代化合物半导体材料逐渐受到重视。相较于硅基功率器件,氮化镓(GaN)基高电子迁移率晶体管具有禁带宽度大、临界击穿电场高、电子饱和速度高、导热性能好、抗辐射和良好的化学稳定性等优异特性；因其具有宽的禁带宽度和高的临界击穿场强，所以以GaN为基础的HEMT(高电子迁移率晶体管)器件相比于硅基器件具有更高的击穿电压，同时，得益于AlGaN/GaN异质结界面处高浓度的二维电子气(2DEG)，GaN HEMT在导通状态下具有高的饱和电流密度和低的导通电阻。

然而，这种新一代的功率器件，GaN HEMT器件在性能上依然在一些问题，关键的问题是在栅极靠近漏极下侧异质结界面耗尽区会不断产生正电性的固定极化电荷，这些正极化电荷不断发出的电力线会集中指向栅电极边缘，造成电势在沟道中的栅极对应位置的集中而产生峰值电场，并使飘移区内的电厂分布不均匀，造成提前崩溃的现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双结型场板的功率器件，在其介质层上方、势垒层下方形成两个纵向的PN结作为耐压结构调制器件的表面电场，优化横向的电场分布使其具有类似RESURF效果，提升了击穿电压。

本发明通过下述技术方案实现：

一种双结型场板的功率器件，包括第一结型场板与第二结型场板，所述第一结型场板设置在功率器件的栅极与漏极之间，且生长在势垒层上，与所述栅极接触；所述第二结型场板与沟道层接触设置；所述第二结型场板设置在沟道层与缓冲层之间，或设置在缓冲层里面。

传统使用的功率器件中，在栅极靠近漏极下侧异质结界面耗尽区会不断产生正电性的固定极化电荷，这些正极化电荷不断发出的电力线会集中指向栅电极边缘，造成电势在沟道中的栅极对应位置的集中而产生峰值电场，并使飘移区内的电厂分布不均匀，造成提前崩溃的现象，本发明提供了一种双结型场板的功率器件，在传统的功率器件的栅介质层上方以及势垒层下方同时设计双结型场板，优化了横向电场分布使其具有类似RESURF的效果，同时提升了击穿电压。

优选地，所述第一结型场板包括第一P型掺杂半导体与第一N型掺杂半导体，且所述第一N型掺杂半导体与所述势垒层接触，所述第一P型掺杂半导体生长在所述第一N型掺杂半导体上。

优选地，所述势垒层上生长有若干第一结型场板，且生长的若干所述第一结型场板均设置在所述栅极与所述漏极之间。

在栅极与漏极之间的钝化层上，可以设置多个不同的第一结型场板，但是设置一个或者两个能够达到最优效果。

优选地，所述第二结型场板设置在所述缓冲层与所述沟道层之间的时候，所述第二结型场板顶面与所述沟道层接触，所述第二结型场板底面与所述缓冲层顶部接触。

优选地，所述第二结型场板包括第二P型掺杂半导体与第二N型掺杂半导体，且所述第二N型掺杂半导体与所述沟道层接触；所述第二N型掺杂半导体生长在所述第二P型掺杂半导体上，且所述第二P型掺杂半导体与所述缓冲层顶部接触。

优选地，所述第二结型场板设置在所述缓冲层内部时，所述第二结型场板顶部与所述沟道层接触，所述第二结型场板底部设置在所述缓冲层内部。