[发明专利]具有P型屏蔽层的AlGaN/GaN异质结垂直型场效应晶体管及其制作方法

摘要

本发明提出了一种具有P型屏蔽层的AlGaN/GaN异质结垂直型场效应晶体管及其制作方法，该器件的主要特点是采用了P型屏蔽层，同时利用AlGaN/GaN异质结的二维电子气和特殊的漂移区形成电流的低阻导电通道。由于P型屏蔽层的作用，可以减小沟道的浓度以获取合适的阈值电压。器件关断时，P型屏蔽层有效降低了栅介质层中的峰值电场，提高了器件的可靠性，二维电子气引入了新的电荷，改变了器件中的电场分布，提高了击穿电压，同时弱化了击穿电压与漂移区浓度之间的矛盾关系。器件导通时，由于新的导电通道改变了传统垂直型场效应晶体管的电流分布，使得在漂移区浓度较低的情况下也能实现较低的导通电阻。

主权项

1.具有P型屏蔽层的AlGaN/GaN异质结垂直场效应晶体管，包括：半导体材料的衬底，兼作漏区(12)；在衬底上外延生长形成的N型GaN外延层，作为漂移区；分别在漂移区上部的左、右两端区域形成的两处P型基区(3)以及相应的N+型源区(2)和P+沟道衬底接触(1)；每一处P型基区(3)中形成沟道，其中N+型源区(2)与沟道邻接，P+沟道衬底接触(1)相对于N+型源区(2)位于沟道远端；栅介质层(4)，覆盖两处P型基区(3)相应的沟道部分；栅极(8)，位于栅介质层上表面；源极(9)，覆盖两处P+沟道衬底接触(1)与相应N+型源区(2)相接区域的上表面；漏极(13)，位于衬底(12)下表面；其特征在于：所述漂移区分为：a、在衬底上外延生长的轻掺杂漂移区(11)；b、在轻掺杂漂移区(11)中部通过离子注入形成的重掺杂漂移区(14)；对应于器件中部，在重掺杂漂移区(13)及其两侧邻接的轻掺杂漂移区(11)部分的表面异质外延生长有AlGaN层(5)，使得AlGaN/GaN异质结能够产生二维电子气，形成器件的横向低阻导电通道，并且在漂移区中引入纵向低阻导电通道；AlGaN层表面设置有源介质层(7)，满足覆盖二维电子气的界面，源介质层(7)设置有第三处源极(6)，三处源极(6、9)共接；两处P型基区(3)以及相应的N+型源区(2)和P+沟道衬底接触(1)的下方通过离子注入还形成有P型屏蔽层(10)。