[实用新型]一种双P-GaN栅氮化镓增强型器件

说明书

本实用新型公开了一种双P‑GaN栅氮化镓增强型器件，从下到上依次包括GaN沟道层和AlGaN势垒层，在所述AlGaN势垒层的顶部设有P‑GaN势垒层Ⅰ和P‑GaN势垒层Ⅱ，且P‑GaN势垒层Ⅰ和P‑GaN势垒层Ⅱ之间具有间距，在所述AlGaN势垒层的顶部一端淀积有源极金属，另一端淀积有漏极金属；所述P‑GaN势垒层Ⅰ的顶部淀积有栅极金属Ⅰ，所述P‑GaN势垒层Ⅱ的顶部淀积有栅极金属Ⅱ，所述的GaN沟道层和所述的AlGaN势垒层形成二维电子气，所述的P‑GaN势垒层Ⅰ、栅极金属Ⅰ、P‑GaN势垒层Ⅱ和栅极金属Ⅱ共同构成双P‑GaN栅结构；本实用新型不仅拥有相对传统GaN HEMT器件更低的栅电容，同时提高了耐压，提升了器件在高压条件下工作时的可靠性。

技术领域

本实用新型涉及半导体功率集成电路技术的领域，更具体的说是涉及一种双P-GaN栅氮化镓增强型器件。

背景技术

氮化镓是第三代宽禁带半导体的代表之一，正受到人们的广泛关注，其优越的性能主要表现在：高的临界击穿电场、高电子迁移率、高的二维电子气浓度、高的高温工作能力。GaN材料的禁带宽度高达3.4eV，3倍于Si材料的禁带宽度，2.5倍于GaAs材料，半导体材料的本征载流子浓度随禁带宽度和温度的增加而呈指数增长，因此，在一定的温度范围内，其半导体材料禁带宽度越大，便拥有越小的本征载流子浓度，这可以使器件具有非常低的泄漏电流。另外，氮化镓材料化学性质稳定、耐高温、抗腐蚀，在高频、大功率、抗辐射应用领域具有先天优势。基于AlGaN/GaN异质结的高电子迁移率晶体管在半导体领域已经取得广泛应用。该类器件具有反向阻断电压高、正向导通电阻低、工作频率高等特性，因此可以满足系统对半导体器件更大功率、更高频率、更小体积工作的要求。

AlGaN/GaN HEMT器件因其独特的二维电子气结构和材料优势在高压高频开关电源领域和微波毫米波功率器件领域具有极大的应用潜力。提高GaN HEMT器件开关速度可以有效减小工作电路中的功率损耗，器件的工作频率与栅电容密切相关，减小器件的栅电容即减小器件开启时栅电容的充电时间，因此可以有效增大器件的开关速度和工作频率。但GaN HEMT器件在工作环境中会承受高电场的冲击，尤其是漏极侧栅极边缘会产生较大的电场峰值，在器件工作状态下，栅极边缘的强电场会导致该区域产生大量的界面态，使得器件性能下降甚至失效，器件耐压大大降低。因此通常会通过添加栅极场板和源极场板来屏蔽栅极边缘的强电场以达到均衡电场分布的作用，然而场板的使用又会使栅电容增大，从而降低器件的开关速度和工作频率。

实用新型内容

本实用新型为了解决技术背景中提出的问题，提供一种双P-GaN栅氮化镓增强型器件，该结构不仅拥有相对传统GaN HEMT器件更低的栅电容，同时提高了耐压，提升了器件在高压条件下工作时的可靠性。

本实用新型通过如下技术方案实现：

提供一种双P-GaN栅氮化镓增强型器件，从下到上依次包括GaN沟道层和AlGaN势垒层，在所述AlGaN势垒层的顶部设有P-GaN势垒层Ⅰ和P-GaN势垒层Ⅱ，且P-GaN势垒层Ⅰ和P-GaN势垒层Ⅱ之间具有间距，在所述AlGaN势垒层的顶部一端淀积有源极金属，另一端淀积有漏极金属；

所述P-GaN势垒层Ⅰ的顶部淀积有栅极金属Ⅰ，所述P-GaN势垒层Ⅱ的顶部淀积有栅极金属Ⅱ，所述的GaN沟道层和所述的AlGaN势垒层形成二维电子气，所述的P-GaN势垒层Ⅰ、栅极金属Ⅰ、P-GaN势垒层Ⅱ和栅极金属Ⅱ共同构成双P-GaN栅结构。

优选的，P-GaN势垒层Ⅰ、P-GaN势垒层Ⅱ、栅极金属Ⅰ和栅极金属Ⅱ围成栅极区域，P-GaN势垒层Ⅰ和P-GaN势垒层Ⅱ分别位于栅极区域的两侧。

优选的，在所述AlGaN势垒层的表面且避让P-GaN势垒层Ⅰ、P-GaN势垒层Ⅱ、源极金属和漏极金属安装部位后的区域设有钝化层。

优选的，所述的钝化层采用SiO2、Si3N4、AlN、Al2O3、MgO、Sc2O3、HfO2、高低κ介质、铁电材料或无机材料中的一种制成。