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  • 基于异质结的超结氧化镓晶体管及其制作方法与应用
基于异质结的超结氧化镓晶体管及其制作方法与应用 授权有效中;
  • 专利(申请)号: CN202111438443.5
  • 专利类型: 发明;
  • 主分类: H电学;
  • 产业领域: 半导体
  • 专利来源: 高校;
  • 申请日: 2021-11-29
  • 原始申请人: 西安电子科技大学
  • 当前专利权人: 西安电子科技大学
  • 交易方式: 转让;
  • 其他交易方式:
  • 参考价格(元): ¥50000
  • 联系方式: 远诺孙璐-18250721732

摘要
【 中文摘要 】

本发明公开了基于异质结的超结氧化镓晶体管及其制作方法与应用,属于半导体材料和器件技术领域。所述超结氧化镓晶体管包括超结结构,所述超结结构为在所述晶体管的氧化镓漂移区上形成的交错排列的氧化镓基异质PN结。本发明通过在氧化镓沟道的漂移区形成异质超结结构,对氧化镓漂移区电场分布模式进行修正,有效降低栅极边缘尖峰电场,将漂移区电场由栅极边缘向漏极方向扩散,实现氧化剂晶体管击穿电压与导通电阻制约关系的突破,可以获得更高击穿电压和更低导通电阻,获得优异性能的氧化镓器件,为氧化镓器件在电子电力领域的广泛应用奠定了坚实的基础。

 【 英文摘要 】

The invention discloses a super-junction gallium oxide transistor based on a heterojunction and a manufacturing method and application thereof, and belongs to the technical field of semiconductor materials and devices. The super-junction gallium oxide transistor comprises a super-junction structure, wherein the super-junction structure is formed in a gallium oxide drift region of the transistor, and gallium oxide-based heterogeneous PN junctions are formed in a staggered mode. The present invention forms heterogeneous super junction structure in the drift region of gallium oxide channel, Correcting the electric field distribution mode of the gallium oxide drift region, The peak electric field at the edge of the grid is effectively reduced, The electric field of the drift region is diffused from the edge of the grid electrode to the direction of the drain electrode, so that the restriction relation between the breakdown voltage and the on-resistance of the oxidant transistor is broken through, higher breakdown voltage and lower on-resistance can be obtained, a gallium oxide device with excellent performance is obtained, and a solid foundation is laid for wide application of the gallium oxide device in the field of electronic power.

 技术摘要(来自于incoPat)
 【 用途 】
元器件变压器逆变器
其它元器件用电器件
晶体管超结氧化镓晶体管
电力动力电源电源
电子电器其它电子电器电力电子工业
 【 技术功效 】
技术功效句
有效降低器件工作中的能量损耗; 改善器件的能耗; 实现了更高的击穿电压以及更优的器件性能; 实现更高的能量利用率和转换率; 实现更高的沟道掺杂浓度; 还可以有效抑制氧化镓晶体管中栅极边缘电场
技术功效短语
降低能量损耗; 改善器件能耗; 实现击穿性能; 实现转换率; 实现高利用率; 实现击穿电压; 实现掺杂浓度; 抑制边缘电场
技术功效1级
损耗; 消耗; 击穿; 转换率; 利用率; 电压; 浓度; 电场
技术功效2级
损耗降低; 消耗降低; 击穿; 转换率; 利用率提高; 电压; 浓度; 电场降低
技术功效3级
能量损耗降低; 器件能源消耗降低; 实现性能击穿; 实现转换率; 实现利用率提高; 实现击穿电压; 实现掺杂浓度; 边缘电场降低
技术功效TRIZ参数
23-物质损失;39-生产率;
 分类号
 【技术分类】
主分类号
  • H
    • H01L
      不包含在H10类中的半导体器件(用于测量G01的半导体器件的用途;一般电阻器入H01C;磁铁、电感器或变压器入H01F;一般电容器入H01G;电解装置入H01G9/00;电池或蓄电池入H01M;H01P型波导、谐振器或波导线;线路连接器或集电器入H01R;受激发射装置入H01S;机电谐振器入H03H;扬声器、麦克风、留声机拾音器或类似的声机电换能器入H04R;一般电光源入H05B;电气设备的印刷电路,混合电路,外壳或结构零件,电气元件组件的制造入H05K;半导体器件在具有特定应用的电路中的使用,参见本申请的小类) [19740701]
    • *H01L29/02
      半导体本体 [20060101]
    • **H01L29/06
      以其形状为特征的;以半导体区域的形状、相对尺寸或配置为特征的 [20060101]
    • H01L29/00
      专门适用于整流、放大、振荡或开关的具有势垒的半导体器件;具有势垒的电容器或电阻器,例如PN结耗尽层或载流子浓度层;半导体本体或其电极的零件(H01L31/00至H01L33/00、H10K10/00、H10N优先;半导体本体或其电极以外的零件入H01L23/00;由在公共衬底中或上形成的多个固态元件组成的器件入H01L27/00) [20060101]
    • H01
      电气元件
IPC分类号
CPC分类号
 【行业分类】
国民经济行业分类
制造业
国民经济行业(主)
制造业
新兴产业分类
电子核心产业
新兴产业(主)
电子核心产业
知识密集型分类
信息通信技术制造业 新装备制造业 新材料制造业
学科分类
工程 物理科学
清洁能源产业分类
风能产业 太阳能产业 水力发电产业 智能电网产业
数字经济核心产业分类
数字产品制造业 数字技术应用业 数字要素驱动业
 其他著录项
代理机构广州三环专利商标代理有限公司 44202
代理人颜希文; 朱燕华
申请语言汉语
审查员王艳
 权利要求

1.基于异质结的超结氧化镓晶体管,其特征在于,包括超结结构,所述超结结构为在所述晶体管的氧化镓漂移区上形成的交错排列的氧化镓基异质PN结;所述晶体管为水平结构氧化镓晶体管。

2.如权利要求1所述的基于异质结的超结氧化镓晶体管,其特征在于,所述氧化镓漂移区上刻蚀有平行排列的沟槽,所述沟槽内填充有P型异质材料,由此形成交错排列的氧化镓基异质PN结。

3.如权利要求2所述的基于异质结的超结氧化镓晶体管,其特征在于,所述P型异质材料为氧化镍、氧化铱中的一种。

4.如权利要求2所述的基于异质结的超结氧化镓晶体管,其特征在于,所述P型异质材料的填充方法为原子层沉积法、气相沉积法、固相沉积法、物相外延法、物理沉积法中的一种。

5.如权利要求1所述的基于异质结的超结氧化镓晶体管,其特征在于,所述晶体管包括氧化镓衬底、漏电极、源电极、栅极和保护层,所述氧化镓衬底上具有同质或异质的外延导电层或者异质集成导电层,所述漏电极和所述源电极设于所述导电层的两端,所述导电层的中间区域为所述氧化镓漂移区,所述氧化镓漂移区上构建有超结结构,所述栅极覆盖于所述超结结构上,所述保护层设于所述栅极、漏电极和源电极的上方。

6.如权利要求1~5任一项所述的基于异质结的超结氧化镓晶体管的制作方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)筛选衬底:采用具有同质或异质外延导电层的氧化镓衬底,或者异质集成导电层的氧化镓衬底;
(2)刻蚀台面:在所述衬底的氧化镓导电层上光刻出所需图形后进行刻蚀,形成台面图形;
(3)构建源漏电极:对设定的源漏区域进行提高欧姆特性处理,沉积金属并退火形成欧姆接触;
(4)构建超结结构:在氧化镓漂移区刻蚀平行排列的氧化镓沟槽,然后在所述氧化镓沟槽内填充P型异质材料,形成交错排列的氧化镓基异质PN结;
(5)构建栅极:在超结结构上覆盖构建栅极;
(6)构建保护层:在栅极、漏电极和源电极的上方构建保护层。

7.如权利要求6所述的基于异质结的超结氧化镓晶体管的制作方法,其特征在于,所述氧化镓衬底为α‑氧化镓材料、β‑氧化镓材料、γ‑氧化镓材料、δ‑氧化镓材料、ε‑氧化镓材料中的一种。

8.如权利要求6所述的基于异质结的超结氧化镓晶体管的制作方法,其特征在于,所述氧化镓衬底的粗糙度RMS<1nm。

9.如权利要求1~5任一项所述的基于异质结的超结氧化镓晶体管在电子电力领域的应用。



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