[发明专利]增强型GaN HEMT双向阻断功率器件

说明书

本发明公开了一种增强型GaNHEMT双向阻断功率器件，该器件包括自下而上包括：衬底、成核层、缓冲层、沟道层、势垒层、源极、漏极、栅极，所述衬底、成核层、缓冲层、沟道层和势垒层由下到上依次设置，所述势垒层的上部分别设置源极和漏极，所述栅极和源极之间设置有刻蚀结构，所述漏极采用肖特基接触。本发明在栅源之间做了刻蚀，可以增加栅源电阻，让更高栅压降落在栅源之间，从而需要更高栅压来开启栅下方，即提高了阈值电压。

技术领域

本发明属于半导体器件技术领域，具体涉及一种增强型GaN HEMT双向阻断功率器件。

背景技术

电力器件一直是电力电子技术的基础和核心，在电力管理和分配中起着至关重要的作用，随着电力电子技术的发展，第一代半导体硅(Si)材料一直发挥着不可替代的作用；但是如今，硅基器件的发展已经成熟到理论材料的极限，已经不能满足下一代电力电子的更高功率容量、更高频率、更低损耗、更严格的环境适应性等要求，GaN材料作为第三代宽带隙半导体，具有带隙大、击穿场强、电子饱和速度高的特点；特别是，由于GaN和AlGaN材料的强极化特性，在AlGaN/GaN异质结界面上存在显著的自发极化和压电极化效应，从而形成二维电子气(2DEG)，由于在异质结界面存在高浓度2DEG,AlGaN/GaN HEMT器件具有高电流密度、高击穿电压、低导通电阻和高工作频率等优点，它能满足新型功率半导体器件的大功率、高效率、高频、高速的要求。

在5G通信、电力电子器件疾速发展的技术背景下，传统的半导体材料Si、GaAs等材料和电学性质已无法满足当今通信、高频高功率器件的技术要求，在第三代半导体兴起之后，GaN、SiC等材料成为半导体器件领域的宠儿，尤其在高频高功率器件应用领域，GaN凭借宽禁带(3.4eV)、高电子迁移率、高电子饱和速率、高击穿电场等优势在半导体器件领域如日中天。随着高压开关和高速高频技术的迅猛发展，增强型GaN HEMT成为国内外GaN研究领域的热点。目前基于凹槽MIS结构、pGaN结构、薄势垒结构可以实现增强型，但这些结构仍存在以下不足，限制了GaN器件在双向阻断等功率应用：

1.凹槽MIS结构由于引入MIS结构，MIS结构会引入大量缺陷，从而影响可靠性。

2.pGaN结构的阈值电压较低，通常为1.0V左右，难以满足实际用途需要。

3.薄势垒结构阈值电压较低，通常低于1.0V，难以满足实际用途需要。

4.GaN双向阻断器件的阈值电压较低，亟需提出高阈值电压器件结构。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种增强型GaN HEMT双向阻断功率器件。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供一种增强型GaN HEMT双向阻断功率器件，该器件包括自下而上包括：衬底、成核层、缓冲层、沟道层、势垒层、源极、漏极、栅极，所述衬底、成核层、缓冲层、沟道层和势垒层由下到上依次设置，所述势垒层的上部分别设置源极和漏极，所述栅极和源极之间设置有刻蚀结构，所述漏极采用肖特基接触。

上述方案中，在所述栅极和势垒层的接触面嵌入pGaN层。

上述方案中，所述栅极和源极之间生长有至少一个pGaN桥。

上述方案中，所述pGaN桥的生长方式为并排生长，每两个组成一个pGaN桥。

上述方案中，所述衬底为蓝宝石、SiC、Si和GaN中的一种。

上述方案中，所述成核层为LT-GaN低温成核层。

上述方案中，所述缓冲层为GaN、AlN、AlGaN和InGaN中的一种或几种。

上述方案中，所述沟道层为GaN沟道层。