一种新型横向氧化镓场效应晶体管

本发明属于功率半导体，具体涉及一种新型横向氧化镓场效应晶体管。

背景技术：

1、由于氧化镓功率器件具有击穿电压高、导通损耗低、开关速度快等优异性能，所以在电力电子领域具有广泛应用前景。目前由于氧化镓缺乏有效p型掺杂、工艺开发不成熟等原因，国内外均难以制备出兼具高耐压、低导通电阻和高阈值电压的氧化镓功率mosfet。传统氧化镓功率器件通过场板技术提高器件耐压，但是在耐压增高的同时又会引入新的寄生电容，影响器件性能；或者通过高温热氧化技术降低漂移区掺杂浓度来提高器件耐压，但是当漂移区掺杂浓度降低时，器件导通电阻也会随之增加。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提出了一种新型横向氧化镓场效应晶体管。

2、本发明的技术方案为：

3、一种新型横向氧化镓场效应晶体管，包括沿器件垂直方向自下而上依次设置的氧化镓衬底层1、氧化镓缓冲层2、氧化镓外延层3；

4、其特征在于：在氧化镓外延层3两端的氧化镓缓冲层2上表面分别具有阴极区4和缓冲层10，在氧化镓外延层3上层靠近缓冲层10一端具有第一p型氧化物6，第一p型氧化物6与缓冲层10接触；在阴极区4与第一p型氧化物6之间的氧化镓外延层3上表面具有栅极结构，栅极结构包括第二p型氧化物7、介质层8和栅极金属9，其中第二p型氧化物7位于氧化镓外延层3上表面，介质层8位于第二p型氧化物7上表面，栅极金属9位于介质层8上表面；所述缓冲层10远离阴极区4的一侧上层具有第三p型氧化物11，第三p型氧化物11的上表面具有阳极电极金属12；阴极区4上表面远离缓冲层10的一侧具有阴极电极金属5。

5、进一步的，所述栅极结构沿器件两侧向两边延伸至覆盖部分阴极区4和第一p型氧化物6的上表面。

6、进一步的，沿器件纵向方向，所述第一p型氧化物6延伸至氧化镓外延层3的中部或末端。

7、进一步的，所述第三p型氧化物11嵌入设置在缓冲层10的上层，且第三p型氧化物11的横向宽度大于阳极电极金属12的横向宽度。

8、进一步的，还包括n型阳极区13，沿器件纵向方向，所述第三p型氧化物11延伸至缓冲层10的中部并与n型阳极区13接触，n型阳极区13延伸至器件末端。

9、进一步的，第一p型氧化物6、第二p型氧化物7和第三p型氧化物11采用的材料为氧化镍或氧化铜。

10、本发明的有益效果为：

11、1、该结构通过在漂移区和阳极端同时引入p型氧化物6和p型氧化物11，正向导通时阳极p型氧化物11使器件实现双极导电，漂移区p型氧化物6可以加强双极导电作用，二者共同增大导通电流，降低导通损耗。

12、2、漂移区内p型氧化物6和氧化镓外延层3起到类似超结的相互耗尽作用，调制器件横向电场分布，提升器件耐压。

13、3、p型氧化物7和漂移区3形成的异质结，辅助耗尽沟道区电子以提高器件阈值电压。

14、4、p型氧化物6和p型氧化物7共同辅助耗尽氧化镓沟道，有助于减小器件关断状态下的泄漏电流，有利于提高器件击穿电压。

技术特征：

1.一种新型横向氧化镓场效应晶体管，包括沿器件垂直方向自下而上依次设置的氧化镓衬底层(1)、氧化镓缓冲层(2)、氧化镓外延层(3)；

2.根据权利要求1所述的一种新型横向氧化镓场效应晶体管，其特征在于，所述栅极结构沿器件两侧向两边延伸至覆盖部分阴极区(4)和第一p型氧化物(6)的上表面。

3.根据权利要求1所述的一种新型横向氧化镓场效应晶体管，其特征在于，沿器件纵向方向，所述第一p型氧化物(6)延伸至氧化镓外延层(3)的中部或末端。

4.根据权利要求1所述的一种新型横向氧化镓场效应晶体管，其特征在于，所述第三p型氧化物(11)嵌入设置在缓冲层(10)的上层，且第三p型氧化物(11)的横向宽度大于阳极电极金属(12)的横向宽度。

5.根据权利要求4所述的一种新型横向氧化镓场效应晶体管，其特征在于，还包括n型阳极区(13)，沿器件纵向方向，所述第三p型氧化物(11)延伸至缓冲层(10)的中部并与n型阳极区(13)接触，n型阳极区(13)延伸至器件末端。

6.根据权利要求1～5所述的一种新型横向氧化镓场效应晶体管，其特征在于，第一p型氧化物(6)、第二p型氧化物(7)和第三p型氧化物(11)采用的材料为氧化镍或氧化铜。

技术总结
本发明属于功率半导体技术领域，具体涉及一种新型横向氧化镓场效应晶体管。本发明通过在漂移区和阳极端同时引入第一P型氧化物和第三P型氧化物，正向导通时第三阳极P型氧化物使器件实现双极导电，第一漂移区P型氧化物可以加强双极导电作用，二者共同增大导通电流，降低导通损耗。漂移区内第一P型氧化物和氧化镓外延层起到类似超结的相互耗尽作用，调制器件横向电场分布，提升器件耐压。第二P型氧化物和漂移区形成的异质结，辅助耗尽沟道区电子以提高器件阈值电压。第一P型氧化物和第二P型氧化物共同辅助耗尽氧化镓沟道，有助于减小器件关断状态下的泄漏电流，有利于提高器件击穿电压。

技术研发人员：李向楠,魏杰,郝琳瑶,魏雨夕,蒋卓林,戴恺纬,彭小松,邓鸿儒,赵凯,罗小蓉
受保护的技术使用者：电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15