本發(fā)明涉及半導(dǎo)體，尤其涉及一種用于提高抗單粒子燒毀能力的增強(qiáng)型gan?hemt。

背景技術(shù)：

1、氮化鎵(gan)高電子遷移率晶體管(hemt)因具有高頻相應(yīng)快、功率密度大、高溫穩(wěn)定性好等特性優(yōu)勢，在電力電子領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。此外，由于氮化鎵材料的抗輻射特性，使得功率器件在航天器、衛(wèi)星通信、太空探索和核能設(shè)施等輻射環(huán)境中具有重要的研究和應(yīng)用潛力。然而，輻射環(huán)境中存在大量的重離子，氮化鎵器件在偏置條件下對重離子敏感，容易發(fā)生不可逆的損壞，嚴(yán)重制約了氮化鎵功率器件在復(fù)雜輻射環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，如申請?zhí)枮?010102094359的“基于組分漸變緩沖層的透射式gan紫外光電陰極”專利中，公開了組分漸變緩沖層，漸變緩沖層的材料成分或摻雜濃度是連續(xù)微弱變化的，因此在能帶圖中，能帶呈現(xiàn)“斜坡狀”分布，沒有明顯的能帶突變，所以其不會將載流子隔絕在緩沖層中，沒有減少漏極對電子的收集，也就不會有抗單粒子燒毀能力的提高。在申請?zhí)枮?024101969355的“一種gan?hemt多級異質(zhì)緩沖層結(jié)構(gòu)”專利中，提出了多級異質(zhì)緩沖層結(jié)構(gòu)，在太空環(huán)境下，重離子可能以各種角度從器件的各個位置進(jìn)行入射，如果將緩沖層進(jìn)行了縱向分層，如圖2所示，當(dāng)重離子只經(jīng)過一層緩沖層入射到c處時，產(chǎn)生的載流子也不會受到勢壘的干擾，很輕易的就可以流進(jìn)溝道區(qū)，同樣發(fā)生單粒子燒毀的現(xiàn)象；并且縱向分層在工藝上會更為復(fù)雜，同時由于層間界面處存在晶格失配，可能導(dǎo)致界面處應(yīng)力集中，甚至產(chǎn)生位錯，引入更多缺陷，這樣做可能會使器件在空間環(huán)境中更容易因?yàn)槿毕莸脑蚨斐善骷耐嘶?，并且缺陷會?dǎo)致器件本身的電學(xué)特性出現(xiàn)下降，例如增加電阻或降低遷移率。因此，需要研究一種適用于太空環(huán)境的提高抗單粒子燒毀能力的氮化鎵器件。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種用于提高抗單粒子燒毀能力的增強(qiáng)型gan?hemt，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的gan?hemt應(yīng)用在太空環(huán)境下抗單粒子燒毀能力較弱，易損壞的技術(shù)問題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

3、一種用于提高抗單粒子燒毀能力的增強(qiáng)型gan?hemt，自下而上包括：襯底、分層緩沖層、溝道層、勢壘層及鈍化層，所述分層緩沖層包括：

4、共n層緩沖層，2≤n≤m，每個緩沖層的材料相同，為alxga1-xn、inxga1-xn和inxal1-xn中的任意一種，其中，x沿著襯底至溝道層的方向逐層減小，且每層x減小的幅度值大于等于0.01。

5、進(jìn)一步地，所述n層緩沖層中與所述溝通層相鄰的緩沖層為溝道緩沖層，所述溝道緩沖層的厚度不小于0.1μm。

6、進(jìn)一步地，所述勢壘層的上表面還設(shè)有p-gan層、源極和漏極，所述p-gan層與所述鈍化層相鄰，所述源極和漏極分別設(shè)置在勢壘層的兩端；所述p-gan層上方設(shè)有柵極，所述鈍化層上表面靠近漏極的一側(cè)設(shè)置有漏極場板，所述鈍化層上表面靠近柵極的一側(cè)設(shè)置有柵極場板。

7、進(jìn)一步地，所述柵極場板和漏極場板之間距離不小于漏極和柵極之間距離的20％。

8、進(jìn)一步地，m的取值為5。

9、有益效果：本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種具有分層緩沖層結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)型gan?hemt，且組分x沿著襯底至溝道層的方向逐層減小，且每層x減小的值大于等于0.01。在太空環(huán)境下，重離子入射后，通過分層緩沖層內(nèi)部形成的多個勢壘，有效減少載流子進(jìn)入溝道的數(shù)量，從而提高了增強(qiáng)型gan?hemt器件的抗單粒子燒毀能力。

技術(shù)特征：

1.一種用于提高抗單粒子燒毀能力的增強(qiáng)型gan?hemt，自下而上包括：襯底(1)、分層緩沖層(2)、溝道層(3)、勢壘層(4)及鈍化層(5)，其特征在于，所述分層緩沖層(2)包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于提高抗單粒子燒毀能力的增強(qiáng)型gan?hemt，其特征在于，所述n層緩沖層中與所述溝通層(3)相鄰的緩沖層為溝道緩沖層(a)，所述溝道緩沖層(a)的厚度不小于0.1μm。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于提高抗單粒子燒毀能力的增強(qiáng)型gan?hemt，其特征在于，所述勢壘層(4)的上表面還設(shè)有p-gan層(6)、源極(7)和漏極(8)，所述p-gan層(6)與所述鈍化層(5)相鄰，所述源極(7)和漏極(8)分別設(shè)置在勢壘層(4)的兩端；

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于提高抗單粒子燒毀能力的增強(qiáng)型gan?hemt，其特征在于，所述柵極場板(10)和漏極場板(11)之間距離不小于漏極(8)和柵極(9)之間距離的20％。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于提高抗單粒子燒毀能力的增強(qiáng)型gan?hemt，其特征在于，m的取值為5。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種用于提高抗單粒子燒毀能力的增強(qiáng)型GaN?HEMT，自下而上包括：襯底、分層緩沖層、溝道層、勢壘層及鈍化層，所述分層緩沖層包括：共N層緩沖層，2≤N≤M，每個緩沖層的材料相同，為Al<subgt;x</subgt;Ga<subgt;1?x</subgt;N、In<subgt;x</subgt;Ga<subgt;1?x</subgt;N和In<subgt;x</subgt;Al<subgt;1?x</subgt;N中的任意一種，其中，x沿著襯底(1)至溝道層(3)的方向逐層減小，且每層x減小的幅度值大于等于0.01。本發(fā)明中的增強(qiáng)型GaN?HEMT應(yīng)用在太空環(huán)境中時，即使重離子入射，通過分層緩沖層內(nèi)部形成的多個勢壘，可以有效減少載流子進(jìn)入溝道的數(shù)量，從而提高了抗單粒子燒毀能力。

技術(shù)研發(fā)人員：曹菲,西志鈺,王穎,黃火林,宋延興,秦松菲,張維
受保護(hù)的技術(shù)使用者：大連海事大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15