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公开(公告)号：CN114447101A
公开(公告)日：2022-05-06
申请号：CN202210078228.7
申请日：2022-01-24
Applicant: 电子科技大学
Abstract: 本发明属于功率半导体技术领域，涉及一种集成续流沟道二极管的垂直GaN MOSFET。本发明主要特征在于：MOSFET源极与漏极分别同时作为续流二极管的阳极与阴极，源极槽与P型GaN阻挡层之间的漂移区作为续流二极管的沟道；相比于传统MOSFET，集成续流沟道二极管具有更低的反向续流开启电压、更小的反向导通损耗及更优良的反向恢复特性；相比于集成肖特基二极管，集成的续流沟道二极管具有更低的泄漏电流、更好的温度特性以及更高的击穿电压；正向阻断时，P型GaN埋层结构有效降低了栅极与源极凹槽附近的电场尖峰，因此本发明具有更高的击穿电压，相较于并联二极管实现续流的方案，有利于减小器件面积和寄生参数以及降低正向传导与反向传导时的导通电阻。
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公开(公告)号：CN113675270B
公开(公告)日：2023-05-05
申请号：CN202111000705.X
申请日：2021-08-27
Applicant: 电子科技大学
IPC: H01L29/778 , H01L29/06 , H01L29/872
Abstract: 本发明属于半导体技术领域，涉及一种具有逆向导通能力的GaN RC‑HEMT器件。本发明在传统MIS栅HEMT器件基础上引入电流阻挡层和多沟道导电通路，并且集成了反向续流肖特基管，降低了反向开启损耗。阻挡层形成2DHG阻断纵向电流通路，实现器件增强型。正向导通时栅极加高电位，栅极侧壁形成反型层使纵向沟道导通，漂移区的多沟道导电通路和栅极下方形成的电子积累层均降低了导通电阻；正向阻断时，阻挡层辅助耗尽漂移区调制电场，降低电场尖峰，此外多沟道区域形成的极化电场可以进一步提高漂移区耐压，有效缓解了导通电阻与耐压之间的矛盾关系；反向续流时集成肖特基管沿2DEG形成电流路径，降低导通损耗的同时相较于常规集成SBD的方法节省了面积。
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公开(公告)号：CN115050813A
公开(公告)日：2022-09-13
申请号：CN202210829590.3
申请日：2022-07-15
Applicant: 电子科技大学
IPC: H01L29/06 , H01L21/335 , H01L29/778
Abstract: 本发明属于功率半导体技术领域，涉及一种具有渐变掺杂阶梯氟离子终端的GaN HEMT器件的制造方法。该制造方法中，先采用光刻工艺，形成宽度依次变小的窗口，之后通过宽度依次变小的窗口一次性干法刻蚀实现深度依次变浅的阶梯槽，最后进行一次性氟离子注入，形成渐变掺杂阶梯氟离子终端。该终端能更好地优化表面电场，提升器件耐压，并且该制造方法通过一次性氟离子注入形成栅下氟离子区和渐变掺杂阶梯氟离子终端，同时实现了增强型和提高器件耐压，降低工艺的难度。另外，该制造方法中氟离子注入到钝化层中而非直接注入到势垒层AlGaN中，可减小对二维电子气迁移率的影响，抑制动态电阻增加和电流崩塌效应，改善器件正向导通和动态特性。
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公开(公告)号：CN114447103A
公开(公告)日：2022-05-06
申请号：CN202210097619.3
申请日：2022-01-26
Applicant: 电子科技大学
IPC: H01L29/06 , H01L29/08 , H01L29/417 , H01L29/778
Abstract: 本发明属于半导体技术领域，涉及一种具有逆向导通能力的GaN RC‑HEMT器件。本发明在传统GaN HEMT器件的基础上引入了MOS型沟道二极管作为续流二极管，漏源负压使槽型源极结构的侧壁形成电子积累层，纵向续流沟道开启，电流从阳极出发经过纵向沟道后通过势垒层二下方的横向2DEG通路到达阴极，反向续流主通路的导通压降基本不受栅驱动负压的影响；当漏源负压达到一定值时，传统HEMT的反向续流通路即势垒层一下方的横向2DEG沟道开启，进一步增加反向导通电流。此外多沟道结构形成的极化结也有利于提升器件耐压，解决了集成肖特基续流阻断时泄漏电流大且温度影响稳定性的问题。
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公开(公告)号：CN112909077B
公开(公告)日：2022-03-29
申请号：CN202110169319.7
申请日：2021-02-07
Applicant: 电子科技大学
IPC: H01L29/06 , H01L29/778 , H01L21/335
Abstract: 本发明属于功率半导体技术领域，具体涉及一种双异质结极化增强的准纵向GaN HEMT器件。本发明相对于传统的GaN HEMT，采用P型GaN层提高二维空穴气浓度，耐压时双异质结界面处的二维电子气和空穴气分别耗尽，留下极性相反的固定极化电荷，电场线由正电荷指向负电荷，得到准矩形分布的横向电场；零偏时P型GaN层与二维空穴气共同阻断器件的纵向沟道，当P型GaN层被耗尽产生反型层且二维空穴气被耗尽时器件正常导通。本发明的有益效果为，相比于传统HEMT器件，本发明具有高阈值电压及高击穿电压的优势。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN113690311A
公开(公告)日：2021-11-23
申请号：CN202111000737.X
申请日：2021-08-30
Applicant: 电子科技大学
IPC: H01L29/778 , H01L29/872
Abstract: 本发明属于功率半导体技术领域，涉及一种集成续流二极管的GaN HMET器件。本发明主要特征在于：器件正向导通时，肖特基二极管处于关断状态，一方面利用肖特基金属与半导体之间的功函数差，耗尽阳极区域的二维电子气，另一方面利用阳极区域部分保留的介质层，降低肖特基二极管关断时的泄漏电流；器件反向续流时，肖特基阳极侧壁与二维电子气(2DEG)直接接触，有利于降低反向传导损耗；绝缘栅极结构允许器件在具有较厚势垒层的情况下，实现增强型HEMT，有利于降低正向导通电阻以及增强器件的栅控能力；集成的肖特基二极管与GaN HEMT在漏极一侧共享漂移区，相较于并联二极管实现续流，有利于减小器件面积和寄生参数以及降低正向传导与反向传导时的导通电阻。
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公开(公告)号：CN112864243A
公开(公告)日：2021-05-28
申请号：CN202110038284.3
申请日：2021-01-12
Applicant: 电子科技大学
IPC: H01L29/778
Abstract: 本发明属于功率半导体技术领域，涉及一种具有钝化层渐变氟离子终端的GaN HMET器件。本发明主要特征在于：在器件栅极和漏级之间引入氟离子注入终端结构，且氟离子注入区域面积由靠近栅极一侧向漏极一侧逐渐减小，有效降低栅极边缘电场尖峰，并在漂移区中部引入新的电场尖峰，调制器件横向电场；氟离子注入终端结构位于厚钝化层中，可避免离子注入对AlGaN材料的物理损伤和对2DEG迁移率的影响，改善器件特性并抑制电流崩塌。本发明的有益效果为，该结构能实现更高的耐压以及更小的比导通电阻。
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公开(公告)号：CN114613856B
公开(公告)日：2023-04-25
申请号：CN202210377549.7
申请日：2022-04-12
Applicant: 电子科技大学
IPC: H01L29/778
Abstract: 本发明属于功率半导体技术领域，涉及一种双异质结GaN RC‑HEMT器件。本发明的主要特征在于：在HEMT栅极结构和漏极之间的势垒层(4)表面有顶部GaN层(9)，GaN沟道层(3)、势垒层(4)和顶部GaN层(9)形成双异质结，且在所述栅极结构与顶部GaN层(9)之间的势垒层(4)之上集成了肖特基续流二极管结构，用于HEMT器件反向续流。RC‑HEMT反向续流时，集成肖特基二极管借助2DEG形成电流路径，续流压降低；RC‑HEMT正向导通时，集成肖特基势垒二极管(SBD)处于关断状态，利用二维电子气(2DEG)传输电流，具有较低的导通电阻；RC‑HEMT正向阻断时，GaN沟道层(3)/势垒层(4)和势垒层(4)/顶部GaN层(9)形成极化结改善电场集中效应，调制器件漂移区电场，提高器件击穿电压。
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公开(公告)号：CN114447103B
公开(公告)日：2023-04-25
申请号：CN202210097619.3
申请日：2022-01-26
Applicant: 电子科技大学
IPC: H01L29/06 , H01L29/08 , H01L29/417 , H01L29/778
Abstract: 本发明属于半导体技术领域，涉及一种具有逆向导通能力的GaN RC‑HEMT器件。本发明在传统GaN HEMT器件的基础上引入了MOS型沟道二极管作为续流二极管，漏源负压使槽型源极结构的侧壁形成电子积累层，纵向续流沟道开启，电流从阳极出发经过纵向沟道后通过势垒层二下方的横向2DEG通路到达阴极，反向续流主通路的导通压降基本不受栅驱动负压的影响；当漏源负压达到一定值时，传统HEMT的反向续流通路即势垒层一下方的横向2DEG沟道开启，进一步增加反向导通电流。此外多沟道结构形成的极化结也有利于提升器件耐压，解决了集成肖特基续流阻断时泄漏电流大且温度影响稳定性的问题。
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公开(公告)号：CN114447101B
公开(公告)日：2023-04-25
申请号：CN202210078228.7
申请日：2022-01-24
Applicant: 电子科技大学
Abstract: 本发明属于功率半导体技术领域，涉及一种集成续流沟道二极管的垂直GaN MOSFET。本发明主要特征在于：MOSFET源极与漏极分别同时作为续流二极管的阳极与阴极，源极槽与P型GaN阻挡层之间的漂移区作为续流二极管的沟道；相比于传统MOSFET，集成续流沟道二极管具有更低的反向续流开启电压、更小的反向导通损耗及更优良的反向恢复特性；相比于集成肖特基二极管，集成的续流沟道二极管具有更低的泄漏电流、更好的温度特性以及更高的击穿电压；正向阻断时，P型GaN埋层结构有效降低了栅极与源极凹槽附近的电场尖峰，因此本发明具有更高的击穿电压，相较于并联二极管实现续流的方案，有利于减小器件面积和寄生参数以及降低正向传导与反向传导时的导通电阻。
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