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一種高可靠性柵控性能的增強型GaN基HEMT功率器件及制備方法

文檔序號:40518712發(fā)布日期:2024-12-31 13:28閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種增強型gan基hemt功率器件,包括襯底以及襯底上依次層疊的gan緩沖層、al(in,ga)n勢壘層和p-gan層,其特征在于,在柵極區(qū)域形成tri-gate柵極結(jié)構(gòu),包括周期性平行排列的窄條狀p-gan?fin島,其長度方向平行于溝道方向,周期性排列方向垂直于溝道方向;在tri-gate柵極結(jié)構(gòu)中,所述p-gan?fin島的側(cè)壁淀積有柵介質(zhì)形成mis結(jié)構(gòu),頂部直接接觸柵極金屬形成歐姆接觸;源漏極分別位于溝道兩端。

2.如權(quán)利要求1所述的增強型gan基hemt功率器件,其特征在于,所述p-gan?fin島的長度為1~4μm,寬度為50~500nm,fin島間距為50~500nm。

3.如權(quán)利要求1所述的增強型gan基hemt功率器件,其特征在于,所述柵介質(zhì)是sin、sio2、alon、alsio、alsin或sion,淀積厚度為5~30nm。

4.如權(quán)利要求1所述的增強型gan基hemt功率器件,其特征在于,所述al(in,ga)n勢壘層為aln、algan、alinn、ingan或alingan,厚度為15~30nm。

5.如權(quán)利要求1所述的增強型gan基hemt功率器件,其特征在于,所述p-gan層厚度為80~200nm,空穴摻雜濃度介于1e17~1e20之間。

6.權(quán)利要求1~5任一所述的增強型gan基hemt功率器件的制備方法,包括以下步驟:

7.如權(quán)利要求6所述的制備方法,其特征在于,步驟3)采用剝離工藝和合金化工藝制作歐姆接觸電極;步驟4)采用臺面隔離或注入隔離方式實現(xiàn)器件隔離。

8.如權(quán)利要求6所述的制備方法,其特征在于,步驟5)采用電子束光刻進行刻蝕。

9.如權(quán)利要求6所述的制備方法,其特征在于,步驟6)采用原子層沉積、化學(xué)氣相沉積或分子束外延技術(shù)生長柵介質(zhì)。

10.如權(quán)利要求6所述的制備方法,其特征在于,步驟8)中所述柵極金屬選自ti、al、ni、au中的任意一種或兩種以上的組合。


技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種高可靠性柵控性能的增強型GaN基HEMT功率器件及制備方法,該器件包括襯底和其上的p?GaN/Al(In,Ga)N/GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu),在柵極區(qū)域形成Tri?Gate柵極結(jié)構(gòu),包括周期性平行排列的窄條狀p?GaN?Fin島,其長度方向平行于溝道方向,周期性排列方向垂直于溝道方向;p?GaN?Fin島的側(cè)壁淀積有柵介質(zhì)形成MIS結(jié)構(gòu),頂部直接接觸柵極金屬形成歐姆接觸。通過Fin島頂部的歐姆接觸實現(xiàn)柵極金屬與p?GaN區(qū)域電子空穴無障礙導(dǎo)通,使其電位不浮空,顯著提升器件柵極閾值穩(wěn)定性;柵寬方向形成類npn的超結(jié)結(jié)構(gòu),有效解決了柵極漏電問題,提升柵極的耐壓能力,使柵壓擺幅增大;頂部p?GaN歐姆接觸可以實現(xiàn)GIT電導(dǎo)調(diào)制,有效提高器件的輸出電流能力,增大輸出功率,推動GaN基功率電子器件的產(chǎn)業(yè)化進程。

技術(shù)研發(fā)人員:楊學(xué)林,郭富強,唐寧,陳正昊,付星宇,陳帥宇,沈波
受保護的技術(shù)使用者:北京大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日:
技術(shù)公布日:2024/12/30
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