[发明专利]高电子迁移率晶体管

说明书

技术领域

本公开涉及半导体器件，更具体而言，涉及具有反二极管栅（reversediode gate）的高电子迁移率晶体管（HEMT）。

背景技术

随着通信技术不断发展，已经积极研究了用于高频带的电子器件。特别地，诸如高电子迁移率晶体管（HEMT）的场效应半导体器件作为用于高频带的功率电子器件已经引起了注意。

HEMT包括通过使具有彼此不同的带隙的半导体材料层邻接而形成的异质结构。所述半导体材料层中，具有大带隙的半导体材料层作为施主。因为该异质结构包括具有彼此不同的带隙的半导体材料层，所以在具有小带隙的半导体材料层上引发2维电子气（2DEG）层，于是可以增大电子迁移率。

HEMT可以用于增大电子载流子的迁移率，并且还可以用作功率电子器件中的耐高压晶体管。HEMT包括具有宽带隙的半导体，例如化合物半导体，并且可具有相对大的高击穿电压。因此，HEMT可以在高电压应用领域中使用。

一般而言，在包括硅的半导体器件中，会由于低电子迁移率而产生高的源电阻。因此，已经进行了在HEMT中使用III-V族半导体化合物的研究。特别地，因为GaN化合物具有相对大的带隙和高电子饱和速度，并且是化学稳定的，所以它们作为用于HEMT的材料而引起了注意。因此，已经积极进行了在高温、高输出和高频电子器件中使用GaN化合物的研究。

发明内容

具有反二极管栅结构的高电子迁移率晶体管（HEMT）得以提供。

制造具有反二极管栅结构的HEMT的方法得以提供。

其它的方面将部分地在以下的描述中被阐述，部分地将因该描述而可知，或者可以通过对所给实施方式的实践而了解。

根据本发明的一方面，提供一种高电子迁移率晶体管，该高电子迁移率晶体管包括：衬底；形成在衬底上的第一半导体层；形成在第一半导体层上的第二半导体层；形成在第一半导体层或第二半导体层上的源极和漏极；以及形成在源极和漏极之间的栅结构，其中栅结构包括反二极管栅结构和栅电极。

反二极管栅结构可以包括由p型III族氮化物半导体形成的第一层。

第一层可以由从用p型掺杂剂掺杂的GaN、InGaN、AlGaN、AlInN和AlGaInN组成的组选出的材料形成。

高电子迁移率晶体管还可以包括形成在第一层上的第二层。第二层可以是n型III族氮化物半导体、未掺杂的III族氮化物半导体和用p型掺杂剂以比第一层中的掺杂剂浓度低的浓度掺杂的III族氮化物半导体中的一种。

第二层可以由从由GaN、InGaN、AlGaN、AlInN和AlGaInN组成的组选择的材料形成。第二层可以由从由用n型掺杂剂掺杂的GaN、InGaN、AlGaN、AlInN和AlGaInN组成的组选择的材料形成。第二层可以由从由用p型掺杂剂以比第一层中的掺杂剂浓度低的浓度掺杂的GaN、InGaN、AlGaN、AlInN和AlGaInN组成的组选择的材料形成。

高电子迁移率晶体管还可以包括形成在第二半导体层与反二极管栅结构之间的中间层。中间层可以由III族半导体形成。

第一层可以形成为直接接触源极。

第一和第二半导体层可以由具有彼此不同的带隙能量的半导体材料形成。

第二层可以由带隙能量比用于形成第一层的材料的带隙能量大的材料形成。

第一和第二半导体层可以由具有彼此不同的晶格常数的材料形成，2维电子气（2DEG）区域可以形成在第一半导体层和第二半导体层之间的界面上。

高电子迁移率晶体管还可以包括在第二半导体层的上表面上的凹陷，栅结构可以形成在第二半导体层的形成所述凹陷的上表面上。

栅电极可以包括具有小于4.5的功函数的金属。

根据本发明的另一方面，提供一种高电子迁移率晶体管，该高电子迁移率晶体管包括：衬底；形成在衬底上的第一半导体层；形成在第一半导体层上的第二半导体层；形成在第一半导体层或第二半导体层上的源极和漏极；以及形成在源极和漏极之间的栅结构，其中栅结构包括耗尽层和栅电极，该耗尽层连接到源极。

耗尽层可以由氮化物半导体形成。该氮化物半导体可以是GaN、InGaN、AlGaN、AlInN或AlGaInN。

耗尽层可以被p型掺杂。

附图说明

由以下结合附图的对实施方式的描述，这些和/或其它方面将变得明显且更易于被理解，在附图中：

图1A、图1B和图1C是根据本发明一实施方式的高电子迁移率晶体管（HEMT）的剖视图；