[发明专利]具有AlGaN/GaN异质结的氮化镓横向晶体管及其制作方法

说明书

本发明提出了一种具有AlGaN/GaN异质结的氮化镓横向晶体管及其制作方法。该器件的部分漂移区为AlGaN/GaN异质结；AlGaN/GaN异质结通过自发极化和压电极化效应在异质结界面处形成高密度二维电子气(two dimensional electron gas，2DEG)，二维电子气具有很高的迁移率，从而使具有AlGaN/GaN异质结的氮化镓新型横向晶体管具有很低的导通电阻。器件关断时，2DEG耗尽，同时在器件表面引入了新的电场峰，降低了横向晶体管栅边缘的高峰电场，提高了器件的击穿电压。

技术领域

本发明涉及功率半导体器件领域，具体涉及一种横向半导体场效应管晶体管。

背景技术

横向半导体场效应管具有易集成，热稳定性好，较好的频率稳定性，低功耗，多子导电，功率驱动小，开关速度高等优点是智能功率电路和高压器件的核心。由于便携式电源管理和汽车电子产品的市场需求日益增长，在全球范围内受到越来越多的关注。

高压横向双扩散晶体管的比导通电阻随着击穿电压的增加2.0次方增加，使其在高压领域受到了极大地限制。1979年提出的一种降低器件表面电场(Reduced SurfaceField,RESURF)的技术，能很好地缓解器件的比导通电阻随着击穿电压增加的矛盾关系，RESURF技术被广泛的应用于横向高压功率器件中。

然而，由于以Si为代表的第一代半导体材料的局限性，使得第三代宽禁带半导体材料因其优异的性能得到了飞速发展。宽禁带半导体材料由于具有禁带宽度大，电子漂移饱和速度高、介电常数小、导电性能好的特点，其本身具有的优越性质及其在功率器件领域应用中潜在的巨大前景。然而，由于AlGaN/GaN异质结晶体管具有特殊的耐压机理，获得高耐压的AlGaN/GaN异质结晶体管十分困难。

发明内容

本发明提出了一种具有AlGaN/GaN异质结的氮化镓横向晶体管，不仅突破了横向器件中随着漂移区长度增加导通电阻大幅增加的问题，还降低了栅边缘的高峰电场，大幅度提高器件的性能。

本发明的技术方案如下：

该具有AlGaN/GaN异质结的氮化镓横向晶体管，包括：

半导体材料的衬底；

位于衬底表面的漂移区；

基于漂移区的一端通过离子注入形成的基区、源区以及沟道衬底接触；基区表面覆盖有栅介质层；

基于漂移区的另一端通过离子注入形成的漏区；

有别于现有技术的是：

所述衬底为P型GaN材料，所述漂移区为N型GaN材料；

在漂移区靠近漏端的区域还通过异质外延形成有AlGaN层，AlGaN/GaN异质结长度大于漂移区余下区域(基区与异质结之间的区域)的长度；

在基区、源区以及沟道衬底接触下方的衬底处还通过离子注入形成有P型屏蔽层。

进一步的，衬底的掺杂浓度根据设计的击穿电压确定，典型掺杂浓度范围为1×10¹⁵cm^-3～1×10¹⁷cm^-3。

进一步的，N型漂移区的掺杂浓度根据设计的击穿电压确定，典型掺杂浓度范围为1×10¹⁶cm^-3～1×10¹⁸cm^-3。

进一步的，P型屏蔽层的掺杂浓度根据设计的击穿电压确定，典型掺杂浓度范围为1×10¹⁷cm^-3～1×10¹⁹cm^-3。

进一步的，AlGaN/GaN异质结的长度占整个漂移区的比例典型值为1/2～1。