[发明专利]一种异质结注入的沟槽型GaN绝缘栅双极型晶体管

权利要求书

1.一种异质结注入的沟槽型GaN绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，该晶体管呈左右对称结构，左半边结构包括：P+集电极(1)、N-漂移区(2)、P-沟道区(3)、N+发射极衬底(4)、绝缘介质层(5)、栅极金属接触区(6)、集电极金属接触区(7)、发射极金属接触区Ⅰ(8)、发射极金属接触区Ⅱ(9)和Al组分渐变区(10)；

所述P+集电极(1)位于集电极金属接触区(7)下表面，并与Al组分渐变区(10)上表面接触；所述N-漂移区(2)上表面与Al组分渐变区(10)下表面接触，其下表面与P-沟道区(3)上表面接触，其右下表面与绝缘介质层(5)左上表面接触；所述P-沟道区(3)下表面与N+发射极衬底(4)上表面和发射极金属接触区Ⅱ(9)上表面接触，其右表面与绝缘介质层(5)左表面中间部分接触；所述N+发射极衬底(4)位于P-沟道区(3)下表面和绝缘介质层(5)下表面，其下表面与发射极金属接触区Ⅰ(8)上表面接触；所述绝缘介质层(5)左表面与N-漂移区(2)右下表面接触，与P-沟道区(3)右表面接触，与N+发射极衬底(4)上中表面接触；所述栅极金属接触区(6)位于绝缘介质层(5)上表面；所述发射极金属接触区Ⅱ(9)镶嵌于N+发射极衬底(4)内部，其上表面与P-沟道区(3)下表面接触，其下表面与发射极金属接触区Ⅰ(8)上表面接触。

2.根据权利要求1所述的异质结注入的沟槽型GaN绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，所述Al组分渐变区(10)采用的材料为Al_xGa_1-xN，其中x取值从上至下在0.2～0范围内渐变。

3.根据权利要求1所述的异质结注入的沟槽型GaN绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，所述P+集电极(1)采用的材料为Al_0.2Ga_0.8N。

4.根据权利要求1所述的异质结注入的沟槽型GaN绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，所述N-漂移区(2)采用的材料为GaN。

5.根据权利要求1所述的异质结注入的沟槽型GaN绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，所述P-沟道区(3)采用的材料为Al₂O₃，或者SiN、AlN、MgO、Ga₂O₃、AlHfO_x及HfSiON中的一种或者几种的组合。

6.根据权利要求1所述的异质结注入的沟槽型GaN绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，所述集电极金属接触区(7)采用的材料包括Al、Au或Pt。

7.根据权利要求1所述的异质结注入的沟槽型GaN绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，所述发射极金属接触区Ⅰ(8)采用的材料包括Ti/Al/Ti/Au合金、Ti/Al/Ni/Au合金或Ti/Al/Mo/Au合金。

8.根据权利要求1所述的异质结注入的沟槽型GaN绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，所述发射极金属接触区Ⅱ(9)采用的材料包括Ni/Ti、Al/Ti或Pt/Ti。

9.根据权利要求1所述的异质结注入的沟槽型GaN绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，所述P+集电极(1)、N-漂移区(2)、P-沟道区(3)、N+发射极衬底(4)和N+漏极区(11)的掺杂浓度根据需要改变。

10.根据权利要求1～9中任意一项所述的异质结注入的沟槽型GaN绝缘栅双极型晶体管，其特征在于，该晶体管结构适用于沟槽型MOS管，即将所述P+集电极(1)替换为N+漏极区(11)，将所述集电极金属接触区(7)替换为漏极金属接触区(12)。