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【发明公布】一种集成续流二极管的GaN HEMT器件_电子科技大学_202111000737.X 

申请/专利权人:电子科技大学

申请日:2021-08-30

公开(公告)日:2021-11-23

公开(公告)号:CN113690311A

主分类号:H01L29/778(20060101)

分类号:H01L29/778(20060101);H01L29/872(20060101)

优先权:

专利状态码:有效-授权

法律状态:2023.04.25#授权;2021.12.10#实质审查的生效;2021.11.23#公开

摘要:本发明属于功率半导体技术领域,涉及一种集成续流二极管的GaNHMET器件。本发明主要特征在于:器件正向导通时,肖特基二极管处于关断状态,一方面利用肖特基金属与半导体之间的功函数差,耗尽阳极区域的二维电子气,另一方面利用阳极区域部分保留的介质层,降低肖特基二极管关断时的泄漏电流;器件反向续流时,肖特基阳极侧壁与二维电子气2DEG直接接触,有利于降低反向传导损耗;绝缘栅极结构允许器件在具有较厚势垒层的情况下,实现增强型HEMT,有利于降低正向导通电阻以及增强器件的栅控能力;集成的肖特基二极管与GaNHEMT在漏极一侧共享漂移区,相较于并联二极管实现续流,有利于减小器件面积和寄生参数以及降低正向传导与反向传导时的导通电阻。

主权项:1.一种集成续流二极管的GaNHEMT器件,包括沿器件垂直方向自下而上依次层叠设置的衬底层1、GaN缓冲层2、GaN沟道层3、势垒层4以及钝化层5;其特征在于,器件上方两端分别为第一导电材料6和源端结构;所述第一导电材料6贯穿钝化层5并延伸入势垒层4上层,第一导电材料6的上表面引出漏极且同时作为集成续流二极管的阴极;将器件源端结构指向第一导电材料6的方向定义为器件横向方向,将同时垂直于器件横向方向和器件垂直方向的方向定义为器件纵向方向,则沿器件纵向方向,源端结构依次包括第一凹槽9、绝缘栅极结构、第二凹槽10、第二导电材料7、第三凹槽11;所述第一凹槽9、第二凹槽10与第三凹槽11的底部贯穿势垒层4后延伸入GaN沟道层3上层,且第一凹槽9、第二凹槽10与第三凹槽11的底部与侧面具有介质层13;所述绝缘栅极结构包括P型GaN层12和第四导电材料14,P型GaN层12底部与势垒层4上表面接触,P型GaN层12的外部表面被第四导电材料14包裹,第四导电材料14和P型GaN层12之间通过介质层13隔离,第四导电材料14还沿第一凹槽9和第二凹槽10侧壁延伸至第一凹槽9和第二凹槽10底部;沿器件横向方向,还具有与P型GaN层12并列设置的第三导电材料8,P型GaN层12和第三导电材料8之间具有间距,且P型GaN层12位于靠近第一导电材料6的一端,P型GaN层12和第三导电材料8的两端边沿均分别与第一凹槽9的边沿和第二凹槽10的边沿齐平;所述第二凹槽10和第三凹槽11之间的势垒层4上方具有第二导电材料7,沿器件横向方向,势垒层4和第二导电材料7之间在靠近钝化层5一侧通过介质层13隔离,另一侧的势垒层4和第二导电材料7接触,第二导电材料7还沿第二凹槽10和第三凹槽11的侧壁延伸至第二凹槽10和第三凹槽11的底部,并且,与势垒层4接触的第二导电材料7与第二凹槽10和第三凹槽11侧壁接触,同时与势垒层4通过介质层13隔离的第二导电材料7与第二凹槽10和第三凹槽11侧壁也通过介质层13隔离,而与势垒层4接触的第二导电材料7则与GaN沟道层3接触;所述第二导电材料7上表面引出集成续流二极管阳极;所述第三导电材料8贯穿钝化层5并延伸入势垒层4上层,其上表面引出源极;所述第一导电材料6和第三导电材料8与势垒层4形成欧姆接触;所述第二导电材料7与势垒层4和GaN沟道层3形成肖特基接触。

全文数据:

权利要求:

百度查询: 电子科技大学 一种集成续流二极管的GaN HEMT器件

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