电子科技大学;电子科技大学广东电子信息工程研究院孙瑞泽获国家专利权
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龙图腾网获悉电子科技大学;电子科技大学广东电子信息工程研究院申请的专利一种具有雪崩过流能力的GaN功率半导体器件获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119300393B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-03发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411256930.3,技术领域涉及:H10D30/47;该发明授权一种具有雪崩过流能力的GaN功率半导体器件是由孙瑞泽;吴仁杰;王小明;马云飞;袁文瀚;陈万军;张波设计研发完成,并于2024-09-09向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种具有雪崩过流能力的GaN功率半导体器件在说明书摘要公布了:本发明属于功率半导体技术领域,尤其是涉及一种具有雪崩过流能力的新型GaN功率半导体器件。本发明由横向GaN器件与垂直GaN器件结合,在横向GaN结构的沟道下方放置垂直GaN结构。器件正常工作时,栅极施加正向偏压,漏源之间施加正向偏压,器件上方横向GaN结构导通,有电流通过,下方垂直GaN结构反偏,几乎无电流。当器件处于反向耐压状态时,上方横向GaN结构无导通电流,下方垂直GaN结构反偏同样无导通电流。随着漏源之间电压一直增加,下方垂直GaN结构发生雪崩击穿,反向耐压下电流主要通过下方GaN垂直结构从漏极流向源极,从而使本发明的新型GaN功率半导体器件具有雪崩击穿,并且相较于传统PGaN栅GaNHEMT器件耐压有所提升。
本发明授权一种具有雪崩过流能力的GaN功率半导体器件在权利要求书中公布了:1.一种具有雪崩过流能力的GaN功率半导体器件,其特征在于,包括从下至上依次层叠设置的衬底层1、缓冲层2、 GaN Buffer层3、N+型GaN层4、N‑ 型GaN层5、P+型GaN层6、非故意掺杂的GaN沟道层7和AlGaN势垒层8;其中非故意掺杂的GaN沟道层7与AlGaN势垒层8形成异质结结构,N+型GaN层4、N‑ 型GaN层5与P+型GaN层6组成垂直GaN结构;在所述AlGaN势垒层8上表面的一端到另一端依次具有第一金属10、P型GaN材料层9和第二金属11,所述GaN沟道层7和AlGaN势垒层8的横向宽度相等并小于N‑ 型GaN层5和P+型GaN层6的横向宽度,N‑ 型GaN层5和P+型GaN层6的横向宽度相等并小于N+型GaN层4的横向宽度,N+型GaN层4的横向宽度小于衬底层1、缓冲层2和 GaN Buffer层3的横向宽度;在第二金属11一侧,N‑ 型GaN层5、P+型GaN层6、GaN沟道层7和AlGaN势垒层8的端面在器件垂直方向齐平,N+型GaN层4在横向上超出N‑ 型GaN层5部分的上表面并远离一侧第二金属11的一侧具有第三金属12;在第一金属10一侧,P+型GaN层6在横向上超出GaN沟道层7部分的上表面并远离第一金属10的一侧具有第四金属13;在栅极GaN材料层9上具有栅极金属引出栅极16,栅极GaN材料层9和栅极金属16形成肖特基接触;第一金属10、第二金属11、第三金属12和第四金属13与半导体材料形成欧姆接触,并且第一金属10和第四金属13相连形成源极15,第二金属11与第三金属12相连形成漏极17;源极15、栅极16和漏极17之间的器件上表面,以及GaN Buffer层3在横向方向上超出N+型GaN层4两端的上表面均由钝化层14覆盖; GaN Buffer层3、N‑ 型GaN层5和非故意掺杂的GaN沟道层7的厚度需满足在发生器件击穿时,电流从第三金属12经过N+型GaN层4、N‑ 型GaN层5和P+型GaN层6后到达第四金属13,具体为GaN Buffer层3的厚度大于非故意掺杂的GaN沟道层7的厚度,非故意掺杂的GaN沟道层7的厚度大于N‑ 型GaN层5的厚度。
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