【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于功率半導體，尤其是涉及一種多偏置信號控制多列島的gan功率器件。
技術介紹
1、隨著電力電子系統對高效節(jié)能、智能小型化需求的日益增長，發(fā)展新一代高效、高速的功率半導體技術已成為行業(yè)關注的焦點。氮化鎵作為近二十年來逐步興起的第三代半導體材料，憑借其寬帶隙、高電子遷移率和高臨界擊穿電場等優(yōu)異物理特性，在功率半導體市場上嶄露頭角。gan高電子遷移率晶體管(gan?hemt)作為gan材料的重要應用形式，已經逐步滲透到包括數據通信、基站、不間斷電源(ups)和工業(yè)激光雷達等工業(yè)和電信電源應用領域。
2、gan?hemt以其出色的高頻、高功率密度和高溫工作能力，在電力電子系統中展現出巨大的應用潛力。然而，盡管gan?hemt有著眾多顯著優(yōu)勢，但在實際應用中，其導通電阻的退化問題卻成為制約其性能進一步提升的關鍵因素。動態(tài)導通電阻退化，主要表現為器件在受到強電場沖擊后，飽和電流與最大跨導下降，閾值電壓和導通電阻上升，嚴重影響器件的性能和可靠性。抑制gan?hemt器件導通電阻的退化，對于提升器件性能、延長使用壽命、提高系統穩(wěn)定性和可靠性具有重要意義。特別是在高壓大功率電力電子系統中，ganhemt的優(yōu)異耐高壓能力和極快的開關速度能夠顯著提升系統效率，但動態(tài)導通電阻退化嚴重限制了其性能的發(fā)揮。抑制gan?hemt器件導通電阻退化是提升器件性能、推動gan功率半導體技術發(fā)展的關鍵。通過深入研究電流崩塌現象的成因和機制，結合先進的器件設計和封裝技術，可以開發(fā)出具有更高性能、更可靠性的gan?hemt器件，為電力電子系統的高
技術實現思路
1、針對上述問題，本專利技術提出多偏置信號控制多列島的gan功率器件這一新結構，在柵-漏極間引入多列島結構，由金屬/p-gan肖特基結組成p島，由金屬/algan肖特基結組成s島，同時p島和s島由獨立偏置電路控制，提供非平衡電荷的注入和抽取通路并引入自平衡電荷，在偏置電路的支持下實現多偏置條件下器件電荷自平衡，抑制動態(tài)導通電阻退化。
2、在此處為多列島給出定義，如附圖2所示，由同一x、y坐標，不同z坐標的p島或s島組成一個列島，不同x坐標的多個列島組成多列島，組成每個列島的島可以僅是p島、僅是n島，也可以n島與p島一齊構成一個列島，在給多列島施加偏置電路時，不以一個列島為單位，以每一個島為單位，p島由偏置電路1控制，s島由偏置電路2控制。
3、本專利技術采用的技術方案為：
4、一種多偏置信號控制多列島的gan功率器件，包括由下到上依次層疊設置的襯底層1、成核層2、gan?buffer層3和非故意摻雜的gan溝道層4；在gan溝道層4上表面兩端分別具有漏極7和源極8，在漏極7和源極8之間的gan溝道層4上表面具有algan勢壘層5切algan勢壘層5的厚度小于漏極7和源極8的厚度；在algan勢壘層5上表面靠近源極8一側具有p型gan材料層6，在p型gan材料層6上具有柵極金屬9；p型gan材料層6與源極8之間的algan勢壘層5上表面具有鈍化層10，p型gan材料層6與漏極7之間的algan勢壘層5上表面具有多列沿器件橫向方向設置的列島，每一列列島由沿器件縱向方向間隔設置的多個島構成，島包括由第一金屬12構成的s島和由p型gan層11與第二金屬13構成的p島，所有的p島由一個偏置電路控制，s島由另一個偏置電路控制；列島與列島之間、島與島之間、列島與p型gan材料層6和列島與漏極7之間由鈍化層10進行隔離。
5、進一步的，列島為兩列，靠近柵極金屬9一側的列島全部為p島，靠近漏極7一次的列島全部為s島。
6、進一步的，列島為兩列，每一列列島均由p島和s島間隔分布構成。
7、進一步的，p島和s島在俯視圖中呈現為規(guī)則的或對稱的幾何形狀。
8、進一步的，襯底層1采用的材料為碳化硅、藍寶石或al2o3；所述鈍化層10采用的材料為氮化硅或二氧化硅。
9、本專利技術的有益效果為，對比傳統的gan?hemt器件在使用中會使得導通電阻發(fā)生退化，該器件能夠通過多列島上的偏置電路，從而向器件內部釋放電子或空穴，通過電荷的作用平衡器件表面以及內部的電子陷阱或空穴陷阱，降低其陷阱對器件的電學性能的影響，抑制器件在使用過程中的導通電阻退化。
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1.一種多偏置信號控制多列島的GaN功率器件，其特征在于，包括由下到上依次層疊設置的襯底層(1)、成核層(2)、GaN?Buffer層(3)和非故意摻雜的GaN溝道層(4)；在GaN溝道層(4)上表面兩端分別具有漏極(7)和源極(8)，在漏極(7)和源極(8)之間的GaN溝道層(4)上表面具有AlGaN勢壘層(5)切AlGaN勢壘層(5)的厚度小于漏極(7)和源極(8)的厚度；在AlGaN勢壘層(5)上表面靠近源極(8)一側具有P型GaN材料層(6)，在P型GaN材料層(6)上具有柵極金屬(9)；P型GaN材料層(6)與源極(8)之間的AlGaN勢壘層(5)上表面具有鈍化層(10)，P型GaN材料層(6)與漏極(7)之間的AlGaN勢壘層(5)上表面具有多列沿器件橫向方向設置的列島，每一列列島由沿器件縱向方向間隔設置的多個島構成，島包括由第一金屬(12)構成的S島和由P型GaN層(11)與第二金屬(13)構成的P島，所有的P島由一個偏置電路控制，S島由另一個偏置電路控制；列島與列島之間、島與島之間、列島與P型GaN材料層(6)和列島與漏極(7)之間由鈍化層(10)進行隔離。>
2.根據權利要求1所述的一種多偏置信號控制多列島的GaN功率器件，其特征在于，列島為兩列，靠近柵極金屬(9)一側的列島全部為P島，靠近漏極(7)一次的列島全部為S島。
3.根據權利要求1所述的一種多偏置信號控制多列島的GaN功率器件，其特征在于，列島為兩列，每一列列島均由P島和S島間隔分布構成。
4.根據權利要求1所述的一種多偏置信號控制多列島的GaN功率器件，其特征在于，P島和S島在俯視圖中呈現為規(guī)則的或對稱的幾何形狀。
5.根據權利要求1所述的一種多偏置信號控制多列島的GaN功率器件，其特征在于，襯底層(1)采用的材料為碳化硅、藍寶石或Al2O3；所述鈍化層(10)采用的材料為氮化硅或二氧化硅。
...【技術特征摘要】
1.一種多偏置信號控制多列島的gan功率器件，其特征在于，包括由下到上依次層疊設置的襯底層(1)、成核層(2)、gan?buffer層(3)和非故意摻雜的gan溝道層(4)；在gan溝道層(4)上表面兩端分別具有漏極(7)和源極(8)，在漏極(7)和源極(8)之間的gan溝道層(4)上表面具有algan勢壘層(5)切algan勢壘層(5)的厚度小于漏極(7)和源極(8)的厚度；在algan勢壘層(5)上表面靠近源極(8)一側具有p型gan材料層(6)，在p型gan材料層(6)上具有柵極金屬(9)；p型gan材料層(6)與源極(8)之間的algan勢壘層(5)上表面具有鈍化層(10)，p型gan材料層(6)與漏極(7)之間的algan勢壘層(5)上表面具有多列沿器件橫向方向設置的列島，每一列列島由沿器件縱向方向間隔設置的多個島構成，島包括由第一金屬(12)構成的s島和由p型gan層(11)與第二金屬(13)構成的...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：孫瑞澤，袁文瀚，吳仁杰，馬云飛，陳萬軍，張波，
申請(專利權)人：電子科技大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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