公开(公告)号：CN108666359A

公开(公告)日：2018-10-16

申请号：CN201710196720.3

申请日：2017-03-29

Applicant: 北京大学

Inventor： 王茂俊 ,  沈波 ,  陶明 ,  刘少飞 ,  郝一龙

IPC: H01L29/06 ,  H01L29/786 ,  H01L21/336

Abstract: 本发明公开了一种利用新型势垒层提高GaN增强型沟道迁移率的器件结构及其制作方法，所述结构包括衬底、GaN或AlN缓冲层、GaN沟道层、AlGaN层插入层、GaN插入层、AlN插入层、AlGaN插入层、掩膜介质层、绝缘栅介质层以及源漏欧姆接触和栅金属。在衬底上外延生长AlGaN/AlN/GaN/AlGaN/GaN异质结材料，并在该结构上形成源极和漏极。本发明在AlGaN势垒层中插入一组AlN/GaN，插入的GaN层作为热氧化、湿法腐蚀的停止层，在栅极下方保留了完整的AlGaN/GaN异质结构，避免了腐蚀和淀积介质层对沟道的损伤，降低了导通电阻，同时可以精确控制栅极下方势垒层的厚度，可以提高工艺的准确性、可控性、一致性，有利于产业化大规模制备。

公开(公告)号：CN106158960A

公开(公告)日：2016-11-23

申请号：CN201510180932.3

申请日：2015-04-17

Applicant: 北京大学

Inventor： 王茂俊 ,  王野 ,  陶明 ,  郝一龙

IPC: H01L29/78 ,  H01L29/10 ,  H01L29/423 ,  H01L21/28 ,  H01L21/336

Abstract: 基于数字化栅刻蚀技术形成GaN增强型MOSFET及制备方法，本发明涉及宽禁带化合物半导体材料的电力电子器件及高效率功率开关领域。本发明白下而上包括衬底、GaN缓冲层、GaN、AlGaN，腐蚀掩膜介质层和绝缘栅介质层，且在晶元表面定义有栅极区域，栅极区域下面的腐蚀掩膜介质层被刻蚀掉以及AlGaN层被湿法腐蚀掉，在AlGaN表面有源极区域和漏极区域，分别形成源极和漏极。本发明的有益效果是，用湿法腐蚀栅槽区域，避免了等离子体损伤，使栅槽底表面形貌较好，提高了最大漏电流密度，并且可以控制栅刻蚀的深度以及阈值电压的一致性。所研制的高性能的基于湿法腐蚀的GaN增强型器件可以应用于高效功率开关以及RF功率器件中。

公开(公告)号：CN115472686A

公开(公告)日：2022-12-13

申请号：CN202110726646.8

申请日：2021-06-29

Applicant: 北京大学

Inventor： 魏进 ,  吴妍霖 ,  杨俊杰 ,  王茂俊 ,  沈波

IPC: H01L29/778 ,  H01L29/06

Abstract: 本发明公开了一种低动态电阻增强型GaN器件，在传统的增强型HEMT增强型器件制备工艺中，通过选择性刻蚀p‑GaN外延层被引入一个额外的P型掺杂的GaN薄层(即p‑GaN薄层)。这种器件结构中p‑GaN薄层形成的表面陷阱屏蔽效应和空穴注入效应有效地抑制了器件中陷阱的电离，对电流崩塌效应具有极强的抑制作用，因此，改善了GaN器件的电阻退化情况，提高了器件的动态稳定性，优化了器件的导通特性。

公开(公告)号：CN108666360B

公开(公告)日：2021-08-03

申请号：CN201710197227.3

申请日：2017-03-29

Applicant: 北京大学

Inventor： 王茂俊 ,  高静楠 ,  尹瑞苑 ,  郝一龙

IPC: H01L29/06 ,  H01L29/45 ,  H01L29/47 ,  H01L21/335 ,  H01L29/778

Abstract: 本发明公开了一种提高GaN L‑FER反向击穿电压的器件结构及其制作方法，所述结构包括衬底、GaN或AlN缓冲层、本征GaN沟道层、本征AlGaN势垒层、介质钝化层、阳极双肖特基接触以及阴极欧姆接触。在衬底上外延生长AlGaN/GaN异质结材料，并在该结构上形成欧姆接触、平面隔离之后，进一步形成双肖特基接触的阳极结构，最后淀积钝化层实现器件的钝化。本发明利用双肖特基接触的阳极结构，肖特基接触对反向击穿过程中的高压起到了一定的屏蔽作用，从而减少了从阳极经由器件沟道势垒层或者缓冲层注入到阴极的漏电流，进而提高了器件的反向击穿电压。本发明实现方法简单，能大幅度提高GaN L‑FER的反向击穿电压从而拓宽了其在电力电子领域中的应用。

公开(公告)号：CN107154427A

公开(公告)日：2017-09-12

申请号：CN201610117877.8

申请日：2016-03-03

Applicant: 北京大学

Inventor： 王茂俊 ,  刘少飞 ,  陶明 ,  郝一龙

IPC: H01L29/778 ,  H01L29/06

Abstract: 本发明提供了一种减小GaN功率开关器件电流坍塌的器件结构。所述结构包括Si衬底、GaN缓冲层、GaN沟道层、本征AlGaN层、掩膜介质层、绝缘栅介质层、源、漏、栅金属层以及源极下方的Mg注入层。该结构在衬底上外延生长AlGaN/GaN异质结构形成二维电子气导电沟道，通过刻蚀掉栅极区域下方的钝化层和本征AlGaN层来实现增强型GaNMOS。本发明通过注入Mg离子，在源端形成的P型层与GaN缓冲层相连，该P型层可以在短时间内向GaN缓冲层提供大量空穴，缩短器件由关态到开态时GaN缓冲层的恢复时间，由此导通电阻大大减小。本发明有效地减小了GaN缓冲层缺陷所引起的电流坍塌，提高了器件开关速度，显著优化GaN功率器件的电学性能。

公开(公告)号：CN107154426A

公开(公告)日：2017-09-12

申请号：CN201610117876.3

申请日：2016-03-03

Applicant: 北京大学

Inventor： 王茂俊 ,  陶明 ,  郝一龙

IPC: H01L29/778 ,  H01L21/335

CPC classification number: H01L29/778 ,  H01L29/66431

Abstract: 本发明公开了一种提高硅基GaN HEMT关态击穿电压的器件结构及其制作方法，所述结构包括硅衬底、碳掺杂GaN或AlN缓冲层、GaN沟道层、AlGaN势垒层、绝缘栅介质层、栅电极、介质钝化层、源端肖特基‑欧姆混合电极以及漏端欧姆电极。在硅衬底上外延生长AlGaN/GaN异质结材料，并在该结构上形成绝缘栅介质层、有源区、源漏欧姆接触以及栅金属之后，形成源端肖特基‑欧姆混合电极。肖特基接触结构对高压起到了一定的屏蔽作用，减少了从源端经由器件沟道势垒层或者缓冲层注入到漏端的电流，进而提高了器件的关态击穿电压。本发明实现方法简单，大幅度提高GaN HEMT的击穿电压，拓宽其在功率开关领域中的应用。

公开(公告)号：CN103258739B

公开(公告)日：2016-12-28

申请号：CN201310175534.3

申请日：2013-05-13

Applicant: 北京大学

Inventor： 徐哲 ,  王金延 ,  刘洋 ,  蔡金宝 ,  刘靖骞 ,  王茂俊 ,  谢冰 ,  吴文刚

IPC: H01L21/335

Abstract: 本发明提供一种基于自停止刻蚀工艺的凹槽栅氮化镓基增强型器件的制备方法，其步骤包括：在氮化镓基表面光刻器件区域并刻蚀非器件区域，在该器件区域形成源漏端欧姆接触；淀积保护层；在保护层上涂敷光刻胶并光刻凹槽栅区域图形；刻蚀凹槽栅区域的保护层并去除剩余光刻胶；对凹槽栅区域在高温条件下进行氧化处理；将氧化处理后的氮化镓基表面置于腐蚀性溶液中进行腐蚀；去除保护层；淀积栅绝缘层并制备栅金属；涂敷光刻胶并光刻源漏端接触孔图形；腐蚀接触孔处绝缘层并去除光刻胶。本发明可制得具有自停止特性且槽底平整、台阶边缘光滑的凹槽栅结构，具有很高的可操作性和可重复性，所制备的氮化镓基增强型器件的性能优异，利于工业化生产。

公开(公告)号：CN115472686B

公开(公告)日：2025-03-18

申请号：CN202110726646.8

申请日：2021-06-29

Applicant: 北京大学

Inventor： 魏进 ,  吴妍霖 ,  杨俊杰 ,  王茂俊 ,  沈波

IPC: H10D30/47 ,  H10D62/10

Abstract: 本发明公开了一种低动态电阻增强型GaN器件，在传统的增强型HEMT增强型器件制备工艺中，通过选择性刻蚀p‑GaN外延层被引入一个额外的P型掺杂的GaN薄层(即p‑GaN薄层)。这种器件结构中p‑GaN薄层形成的表面陷阱屏蔽效应和空穴注入效应有效地抑制了器件中陷阱的电离，对电流崩塌效应具有极强的抑制作用，因此，改善了GaN器件的电阻退化情况，提高了器件的动态稳定性，优化了器件的导通特性。

公开(公告)号：CN111276548A

公开(公告)日：2020-06-12

申请号：CN201811478784.3

申请日：2018-12-05

Applicant: 北京大学

Inventor： 王茂俊 ,  尹瑞苑

IPC: H01L29/872 ,  H01L29/06 ,  H01L21/329

Abstract: 本发明公开了一种再生长填槽式GaN基结型势垒肖特基二极管结构及制作方法，本发明属于微电子技术领域，涉及电力电子器件制作。所述结构包括GaN自支撑衬底、n--GaN漂移区、P型GaN区、掩膜介质层、槽型结构、再生长的n--GaN区、阴极金属和阳极金属。在GaN自支撑衬底上同质外延n-漂移区，并在该结构上形成掩膜介质层、槽型结构，再生长n--GaN部分或者全部填平槽型结构并淀积阳极、阴极金属。本发明能够在n--GaN漂移区上形成有效的PN结，在反偏大电压下，PN结能有效调节电场分布，降低金属半导体界面电场，抑制结漏电，提高器件的击穿电压，拓展了GaN基垂直结构肖特基二极管的应用范围。

公开(公告)号：CN107154427B

公开(公告)日：2019-12-13

申请号：CN201610117877.8

申请日：2016-03-03

Applicant: 北京大学

Inventor： 王茂俊 ,  刘少飞 ,  陶明 ,  郝一龙

IPC: H01L29/778 ,  H01L29/06

Abstract: 本发明提供了一种减小GaN功率开关器件电流坍塌的器件结构。所述结构包括Si衬底、GaN缓冲层、GaN沟道层、本征AlGaN层、掩膜介质层、绝缘栅介质层、源、漏、栅金属层以及源极下方的Mg注入层。该结构在衬底上外延生长AlGaN/GaN异质结构形成二维电子气导电沟道，通过刻蚀掉栅极区域下方的钝化层和本征AlGaN层来实现增强型GaNMOS。本发明通过注入Mg离子，在源端形成的P型层与GaN缓冲层相连，该P型层可以在短时间内向GaN缓冲层提供大量空穴，缩短器件由关态到开态时GaN缓冲层的恢复时间，由此导通电阻大大减小。本发明有效地减小了GaN缓冲层缺陷所引起的电流坍塌，提高了器件开关速度，显著优化GaN功率器件的电学性能。