[实用新型]一种GaNHEMT器件

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，尤其涉及一种GaN HEMT器件。

背景技术

半导体电力电子器件，也就是半导体功率器件，主要用在电子系统的功率转换和控制电路中，是半导体器件的重要组成部分，广泛应用于国防工业、商业民用、工业控制等众多领域。随着半导体行业的发展，半导体材料已经历了三代，分别是以 Si 为代表的第一代、以GaAs和InP为代表的第二代和以GaN和SiC为代表的第三代半导体材料，随着器件性能的不断提高，传统的 Si 基、GaAs基器件性能已逐渐接近其理论极限，虽然超节结构在一定程度上可以打破原有的极限，但受材料本身性能的限制，进一步提高器件的耐压能力等性能的空间十分有限，且开发成本迅速增加。GaN材料及其器件的研究应用，能弥补第一代、二代半导体材料不能胜任的某些领域，满足了功率器件对更高转换效率和更高耐压的要求。GaN成为了目前半导体领域的关键基础材料，因此研究GaN半导体材料和GaN器件结构成为目前研究的热点。

GaN 功率半导体器件主要分为两类，一类是 GaN射频功率器件，一类是 GaN功率开关器件，前者主要关注器件的频率、输出功率等，后者主要关注器件的开态电阻和击穿电压等。为了GaN电力电子的应用，人们围绕如何提高器件的击穿电压、降低器件的开态电阻等方面，提出了许多优化器件的新技术来提高器件的性能。

目前在上提高 AlGaN/GaN HEMT 耐压上的研究现状，针对AlGaN/GaN HEMT 存在的缓冲层漏电、栅极泄漏电流、栅极电场过于集中等制约器件击穿电压提高的因素，世界各国提出了许多不同的终端和器件结构来提升器件的击穿电压。但目前从国内外的研究成果中可以看出，虽然 AlGaN/GaN HEMT 的耐压可以达到和很高的值，但仍距 GaN 材料本身的耐压极限 300V/μm 还有很大的距离，因此进一步研究器件耐压的原理、提出新的器件结构很有必要。目前，场板（FP）是一种有效的在相同的临界电场下，允许较高的漏极电压，从而提高击穿电场的方法。场板是指与器件电极相连的金属板，场板可通过改变器件的电场分布，提高器件耐压能力、改善器件的自热效应、降低器件节温，对器件的整体性能有很大提高。

场板能够很好的抑制电流崩塌，但是场板与栅极同电位，扩展了栅漏间 AlGaN耗尽层的宽度，所以增大了器件的有效栅长，使得栅漏电容增大，因此降低器件的电流增益截止频率和最大振荡频率，对器件的频率特性造成不利影响，从而极大的限制了GaN高功率器件在更高频段的应用。

实用新型内容

本实用新型实施例通过提供一种GaN HEMT器件，进而能够提高器件的击穿电压。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种GaN HEMT器件，包括：由下至上依次设置的衬底、SiN/AlN成核层、GaN缓冲层、AlN/GaN空间隔离层、GaN掺杂层、GaN沟道层、AlN势垒层、GaN 帽层、锆钛酸铅介质钝化层，还包括形成于锆钛酸铅介质钝化层上的源极、漏极、栅极，源极和漏极分别形成于锆钛酸铅介质钝化层的两端侧，栅极形成于锆钛酸铅介质钝化层上且位于源极和漏极之间，所述栅极到达源极的距离小于栅极到达漏极的距离，在源极和漏极之间设置AlGaN结构层，并覆盖栅极，使得栅极、锆钛酸铅介质钝化层以及AlGaN结构层形成绝缘栅极，在所述AlGaN结构层上且位于栅极与漏极之间设置有一个或多个U型浮空场板。

采用本实用新型中的一个或者多个技术方案，具有如下有益效果：

1、本实用新型采用U型浮空长板的结构器件，源极和漏极中间设置一个或多个场板都处于浮空状态，这样形成一个耦合电容，这个耦合电容使电压逐渐下降，且浮空的场板能够减小两端板末端的电厂强度，因此，多段浮空长板能够补偿表面电场，从而提高器件击穿电压。

2、本实用新型提供了U型浮空场板结构器件，浮空复合型场板结构的器件由于没有与电极直接相连，因此，其引入的寄生电容相对较小，从而对器件的频率特性影响应该不会太大。

3、本实用新型采用锆钛酸铅（PZT）做为器件绝缘栅极，可以有效地抑制中子辐照感生表面态电荷, 从而屏蔽了绝大部分的中子辐照影响。

4、由于本实用新型采用U型结构场板，与常规场板采用平板型结构不同，利于后期剥离工艺，且容易在大规模生产中推广。

附图说明

图1为本实用新型实施例中GaN HEMT器件的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中多个U型浮空场板的结构示意图。

具体实施方式