[发明专利]一种GaN HEMT器件

说明书

本申请公开了一种GaN HEMT器件，包括沿第一方向层叠设置的衬底、缓冲层、GaN沟道层和势垒层，势垒层远离GaN沟道层的表面设有相互间隔的源极、栅极结构和漏极；还包括反向续流二极管，设于势垒层远离GaN沟道层的表面且位于栅极结构与漏极之间，包括金属阳极和多个第一P‑GaN结构，每个第一P‑GaN结构至少部分位于金属阳极靠近漏极的一侧，多个第一P‑GaN结构与金属阳极接触设置且呈梳齿状排列。第一P‑GaN结构设置于势垒层远离GaN沟道层的表面，多个第一P‑GaN结构在第二方向上相互平行且间隔设置，金属阳极与势垒层形成肖特基接触，与第一P‑GaN结构形成欧姆接触。通过上述设置，解决了现有技术中集成肖特基二极管反向泄漏电流大、耐压能力差的问题。

技术领域

本申请涉及半导体领域，特别是涉及一种GaN HEMT器件。

背景技术

与第一代半导体材料Si相比，第三代宽禁带半导体材料GaN具有更为优秀的材料物理特性，其禁带宽度、电子迁移率、电子饱和速率、临界击穿电场、热导率和高/低频Baliga优值等物理参数均远高于Si材料。目前，P-GaN栅极功率HEMT已商业化并具有优异的性能。

在许多功率开关电路中，例如逆变器和DC-DC转换器，功率晶体管需要与续流二极管反并联，实现反向导通。然而，由于P-GaN栅极功率HEMT没有体二极管，HEMT的反向导通电压与器件阈值电压耦合导致反向导通电压较高，这会带来更高的能量损失和更低的效率。外部并联二极管不但增加了成本，而且会引入额外的寄生电感和电容。该问题的一种解决方案是在HEMT上集成平面肖特基二极管，但平面肖特基二极管存在反向泄漏电流大且耐压能力差的缺点。

发明内容

本申请主要提供一种GaN HEMT器件，以解决现有技术中集成肖特基二极管反向泄漏电流大、耐压能力差的问题。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种GaN HEMT器件，包括沿第一方向依次层叠设置的衬底、缓冲层、GaN沟道层和势垒层；所述势垒层远离所述GaN沟道层的表面设置有相互间隔的源极、栅极结构和漏极，所述栅极结构设置于所述源极与所述漏极之间。

还包括集成于所述势垒层远离所述GaN沟道层的表面的反向续流二极管，所述反向续流二极管设置于所述栅极结构与所述漏极之间，包括金属阳极和多个第一P-GaN结构，所述金属阳极与所述栅极结构间隔设置，每个所述第一P-GaN结构至少部分位于所述金属阳极靠近所述漏极的一侧，多个所述第一P-GaN结构与所述金属阳极接触设置且呈梳齿状排列。所述第一P-GaN结构设置于所述势垒层远离所述GaN沟道层的表面，所述金属阳极沿着第二方向延伸，多个所述第一P-GaN结构在第二方向上相互平行且间隔设置，每个所述第一P-GaN结构沿着第三方向延伸；所述金属阳极与所述势垒层形成肖特基接触，与所述第一P-GaN结构形成欧姆接触。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请公开了一种GaN HEMT器件，包括沿第一方向层叠设置的衬底、缓冲层、GaN沟道层和势垒层，势垒层远离GaN沟道层的表面设置有相互间隔的源极、栅极结构和漏极；还包括反向续流二极管，集成于势垒层远离GaN沟道层的表面且位于栅极结构与漏极之间，包括金属阳极和多个第一P-GaN结构，每个第一P-GaN结构至少部分位于金属阳极靠近漏极的一侧，多个第一P-GaN结构与金属阳极接触设置且呈梳齿状排列。第一P-GaN结构设置于势垒层远离GaN沟道层的表面，金属阳极沿着第二方向延伸，多个第一P-GaN结构在第二方向上相互平行且间隔设置，金属阳极与势垒层形成肖特基接触，与第一P-GaN结构形成欧姆接触。通过上述设置，解决了现有技术中集成肖特基二极管反向泄漏电流大、耐压能力差的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：