【技术实现步骤摘要】
核壳式结构GaN结型场效应管器件及其制备方法
本专利技术涉及一种核壳式结构GaN结型场效应管器件,属于半导体器件领域。
技术介绍
结型场效应晶体管是构成互补晶体管逻辑电路、电流感测放大器、模数转换器驱动器、光电二极管跨阻放大器等电路或装置中的核心器件,这些电路或装置在电力传输、交通运输、消费电子等领域有重要应用。GaN基场效应晶体管因具有工作频率高、导通电阻低、功率密度高、耐击穿电压高等优势,在可变电阻和功放领域具有重要应用前景。传统的结型场效应晶体管(JFET)需要利用再生长或离子注入工艺来实现p-n结,制备工艺较为复杂。
技术实现思路
本专利技术描述了设计和制造一种核壳式p-n结结构GaN结型场效应管(JFET)的方法。核壳结构内层的n型纳米柱沟道被外层p型GaN所包围,通过p型GaN层上的栅电极即可控制n型纳米柱沟道电流,实现具有核壳式结构的结型场效应晶体管。本专利技术的目的在于设计和制造一种核壳式p-n结结构GaN结型场效应管(JFET)。本专利技术的目的通过以下技术方案实现:一种核壳式结构GaN结型场效应管器件,其结构包括:一衬底层;一生长于衬底层上的半绝缘GaN层;一生长于半绝缘GaN层上的第一重掺n-GaN层,作为后续的漏端欧姆接触层;一生长于重掺n-GaN层上的n-GaN纳米柱沟道层;纳米柱状n-GaN以外的重掺n-GaN层上生长有图形化掩膜Si3N4层;以及生长于掩膜Si3N4层上的p-GaN,所述p-GaN ...
【技术保护点】
1.一种核壳式结构GaN结型场效应管器件,其结构包括:/n一衬底层;/n一生长于衬底层上的半绝缘GaN层;/n一生长于半绝缘GaN层上的第一重掺n-GaN层;/n一生长于重掺n-GaN层上的n-GaN纳米柱沟道层;/n纳米柱状n-GaN以外的重掺n-GaN层上生长有图形化掩膜Si3N4层;/n以及生长于掩膜Si3N4层上的p-GaN,所述p-GaN为环形,包裹住纳米柱状n-GaN,p-GaN与n-GaN纳米柱沟道层形成核壳式的p-n结;/n还包括外延在环状p-GaN顶部的Si3N4层和外延在n-GaN纳米柱沟道层顶部的第二重掺n-GaN层;/n源电极和漏电极,分别设置在第二重掺n-GaN层和第一重掺n-GaN层的表面;/n栅电极,环绕环状p-GaN设置且与环状p-GaN侧壁表面接触,形成环状结构的栅电极。/n
【技术特征摘要】
1.一种核壳式结构GaN结型场效应管器件,其结构包括:
一衬底层;
一生长于衬底层上的半绝缘GaN层;
一生长于半绝缘GaN层上的第一重掺n-GaN层;
一生长于重掺n-GaN层上的n-GaN纳米柱沟道层;
纳米柱状n-GaN以外的重掺n-GaN层上生长有图形化掩膜Si3N4层;
以及生长于掩膜Si3N4层上的p-GaN,所述p-GaN为环形,包裹住纳米柱状n-GaN,p-GaN与n-GaN纳米柱沟道层形成核壳式的p-n结;
还包括外延在环状p-GaN顶部的Si3N4层和外延在n-GaN纳米柱沟道层顶部的第二重掺n-GaN层;
源电极和漏电极,分别设置在第二重掺n-GaN层和第一重掺n-GaN层的表面;
栅电极,环绕环状p-GaN设置且与环状p-GaN侧壁表面接触,形成环状结构的栅电极。
2.根据权利要求1所述的核壳式结构GaN结型场效应管器件,其特征在于:所述衬底层为蓝宝石衬底、Si衬底或SiC衬底。
3.根据权利要求1所述的核壳式结构GaN结型场效应管器件,其特征在于:所述半绝缘GaN层高度为2-5μm。
4.根据权利要求1所述的核壳式结构GaN结型场效应管器件,其特征在于:所述第一重掺n-GaN层厚度为300-400nm,图形化掩膜Si3N4层厚度80-100nm。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的核壳式结构GaN结型场效应管器件,其特征在于:n-GaN纳米柱沟道层的直径为200-300nm,沟道长度0.8-1μm;p-GaN顶部低于n-GaN纳米柱沟道层顶部,p-GaN的厚度为100-200nm,长度600-700nm,掺杂浓度为1*1018-1*1019cm-3,控制n-GaN纳米柱沟道层的直径,使其沟道在零偏下处于耗尽状态。
6.根据权利要求5所述的核壳式结构GaN结型场效应管器件,其特征在于:第二重掺n-GaN层厚度为300-400nm,在环状p-GaN上沉积的Si3N4层厚度80-100nm。
7.根据权利要求6所述的核壳式结构GaN结型场效应管器件,其特征在于:所述源电极和漏电极为Ti/Al/Ni/Au多层金属,厚度为30/150/50/150nm,栅电极为Ni/Au多层金属,厚度为50/100nm。
8.权利要求1-7中任一项所述的核壳式结构GaN结型场效应管器件的制...
【专利技术属性】
技术研发人员:邵鹏飞,郭慧,陈敦军,谢自力,
申请(专利权)人:南京南大光电工程研究院有限公司,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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