[发明专利]一种新型微波氮化镓高电子迁移率晶体管

说明书

本发明提供了一种新型微波氮化镓高电子迁移率晶体管；包括：自下而上排列的半绝缘衬底、氮化铝成核层、氮化镓缓冲层和铝镓氮势垒层；所述铝镓氮势垒层上有源极帽层和漏极帽层，所述源极帽层上表面为源电极，所述漏极帽层的表面为漏电极；所述源电极和漏电极之间，且靠近源电极端设置有栅电极；所述源极帽层和漏极帽层之间设置有高栅，其上表面比底面高出5nm，所述源电极和栅电极间的正下方与氮化镓缓冲层上表面，形成具有凹陷形成的左凹陷区域，所述漏电极和栅电极间的正下方与氮化镓缓冲层上表面形成具有凹陷形成的右凹陷区域。本发明改善器件的跨导饱和区、提高器件的饱和输出功率以及改善器件的直流特性和频率特性。

技术领域

本发明涉及电子迁移率晶体管，具体地，涉及一种新型微波氮化镓高电子迁移率晶体管。

背景技术

20世纪末，氮化镓(GaN)以其较大的禁带宽度、高电子饱和速度、高击穿电压以及抗辐照等特点，成为当今高频大功率器件和系统的研究热点。而宽禁带半导体器件氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)，具有高频率、高功率密度、高耐压以及高效率等优势，因此它在民用通信、物联网、石油勘探、航空航天、雷达系统等民用国防均有着广泛的应用前景。

进入21世纪，科技的发展呈现出爆发式的增长，传统的氮化镓高电子迁移率晶体管已经无法满足现在的需求。目前对于氮化镓高电子迁移率晶体管的研究多在于采用外围电路对晶体管进行调控与补偿，来实现较好的输出特性。但是往往这类设计会导致晶体管耐压情况不理想、寄生电容较大、跨导饱和区较窄等问题，对器件的输出功率、功率附加效率等重要性能产生极大影响。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种新型微波氮化镓高电子迁移率晶体管。

根据本发明的一个方面，提供一种新型微波氮化镓高电子迁移率晶体管，其特征在于，包括：自下而上排列的半绝缘衬底(1)、氮化铝成核层(2)、氮化镓缓冲层(3)和铝镓氮势垒层(4)；

其中，

所述铝镓氮势垒层(4)上有源极帽层(5)和漏极帽层(6)，所述源极帽层(5)上表面为源电极(7)，所述漏极帽层(6)的表面为漏电极(8)；

所述源电极(7)和漏电极(8)之间，且靠近源电极(7)端设置有栅电极(9)；

所述源极帽层(5)和漏极帽层(6)之间设置有高栅(10)，其上表面比底面高出5nm，所述源电极(7)和栅电极(9)间的正下方与氮化镓缓冲层(3)上表面，形成具有凹陷形成的左凹陷区域(11)，所述漏电极(8)和栅电极(9)间的正下方与氮化镓缓冲层(3)上表面形成具有凹陷形成的右凹陷区域(12)。

优选地，所述晶体的宽度为6.5μm，所述源电极(7)、漏电极(8)与栅电极(9)之间的凹陷深度为5nm。

优选地，所述源电极(7)、漏电极(8)、栅电极(9)的电极宽度均为1μm。

优选地，所述铝镓氮势垒层(4)的左凹陷区域(11)宽度为1.5μm，右凹陷区域(12)宽度为2μm。

优选地，在所述氮化镓缓冲层(3)的上方，所述左凹陷区域(11)距离晶体管的左边界1μm，该凹陷的宽度为1μm，深度为3nm。

优选地，所述右凹陷区域(12)的右侧距离晶体管的右边界1.5μm，凹陷宽度为1μm，深度为3nm。

优选地，所述源电极(7)到所述氮化镓缓冲层(3)的垂直距离为20nm。

优选地，所述栅电极(9)到所述氮化镓缓冲层(3)的垂直距离为25nm。

优选地，所述漏电极(8)到所述氮化镓缓冲层(3)的垂直距离为20nm，。

优选地，所述氮化镓缓冲层(3)的厚度为3μm。