[发明专利]一种场效应晶体管

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，尤其涉及一种使用三五族化合物半导体的场效应晶体管。

背景技术

本领域内公知的，三五族化合物半导体具有禁带宽度大、高击穿电场、高饱和输出电流、高电子迁移速率等优点，以其作为材料而获得的场效应晶体管(Field Effect Transistor，FET)被广泛应用在通信基站、航空航天、汽车电子化、以及军用的雷达、电子对抗、军用卫星通讯等系统中。其中，这种三五族化合物场效应晶体管的高击穿电压、高饱和输出电流是影响上述各系统性能提高以及降低产业化成本的重要因素。

目前，高击穿电压和高饱和输出电流都会受到三五族化合物场效应晶体管结构中栅极到漏极之间的距离限制，例如对于氮化镓(GaN，属于一种三五族化合物)基高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistors，HEMT)器件，其所能达到的最大饱和输出电流与器件的最大饱和漏电流有直接关系，而最大饱和漏电流与器件结构中的源极和漏极之间的距离有关，如图1所示(其中纵坐标表示器件的饱和漏电流，2μm、4μm、6μm...30μm表示源漏极之间的距离)，饱和漏电流随源极和漏极之间的距离增大而减小，这是因为电子在沟道中的运动过程是电子不断从电场获得能量而被不断加速运动的过程，当电子在沟道运动中所获得的能量达到一定值时，一部分电子会变成热电子并被散射到更高的能级，热电子在高能级中具有较大的有效质量和较低的迁移率，从而使器件结构所能达到的最大饱和漏电流降低。

对于该HEMT器件所能达到的最大击穿电压，其大小可以由峰值电场(该峰值电场产生在栅极下方且靠近漏极的边缘处)的大小来直接决定，而栅极与漏极之间的距离可以决定该峰值电场的大小，越长的栅漏距离越能够削弱该峰值电场，击穿电压越大，不难看出，高的击穿电压需要更长的栅漏距离，但长的栅漏距离又会使最大饱和漏电流减少，因此使器件同时具备高击穿电压和高饱和输出电流具有很重要的研究意义。

发明内容

本发明的实施例提供了一种场效应晶体管，能够使器件同时具备高击穿电压和高饱和输出电流。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

本发明实施例提供了一种场效应晶体管，包括：

衬底；

沟道层，形成于所述衬底的上方；

势垒层，形成于所述沟道层的上方；

源极、漏极、栅极，形成于所述势垒层的上方，所述源极和所述漏极分别位于所述栅极的两侧；

至少一个欧姆接触金属条，形成于所述栅极和所述漏极之间。

优选地，所述欧姆接触金属条的两侧与所述沟道层中的二维电子气直接接触，所述二维电子气形成于所述沟道层中靠近其与所述势垒层接触部分的上侧边缘处。

优选地，所述场效应晶体管包括两个以上且相互平行的所述欧姆金属条。

进一步地，所述场效应晶体管还包括：

至少一层栅绝缘层，形成于所述栅极和所述势垒层之间。

优选地，所述栅绝缘层覆盖所述栅极和所述漏极之间的全部区域或部分区域。

可选地，所述场效应晶体管包括两层以上所述栅绝缘层。

优选地，所述栅绝缘层的介电常数大于9。

优选地，所述栅绝缘层的材料为TiO₂。

本发明实施例提供的场效应晶体管，包括：衬底，形成于所述衬底上方的沟道层，形成于所述沟道层上方的势垒层，形成于所述势垒层上方的源极、漏极、栅极，所述源极和所述漏极分别位于所述栅极的两侧，以及形成于所述栅极和所述漏极之间的至少一个欧姆接触金属条，这样可以看出，相比具有同一结构且具有相同高击穿电压的器件，本发明可以器件结构中的栅、漏极之间的距离划分为至少两段距离，这样沟道内电子运动的路径长度便缩短为每一段的距离，由于短的电子流动路径可以有效地降低电子在运动过程中获得足够能量而变成热电子的几率，因此可以使器件获得更高的饱和输出电流；同时，还由于源、漏极之间的距离没有发生变化，因此在可以保证器件获得高饱和输出电流的同时还可以保证具有高的击穿电压。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为氮化镓基高电子迁移率晶体结构中饱和漏电流与源漏距离的关系示意图；