[发明专利]在断态期间具有高应力顺应性的HEMT晶体管及其制造方法

权利要求书

1.一种高电子迁移率晶体管(HEMT)，包括：

半导体本体，所述半导体本体包括缓冲层、布置在所述缓冲层上的空穴供应层和布置在所述空穴供应层上的异质结构，

源极电极，其中所述空穴供应层由P型掺杂的半导体材料制成，并且所述源极电极与所述空穴供应层直接电接触，并且所述源极电极被配置为偏置所述空穴供应层并且由此引起所述空穴供应层将空穴从所述空穴供应层传输到所述缓冲层，以及

栅极，所述栅极被布置为与所述源极电极相距一定距离处并且与所述半导体本体直接电接触，所述栅极延伸到所述空穴供应层和所述缓冲层之间的界面，终止于所述缓冲层内部。

2.根据权利要求1所述的HEMT，其中所述异质结构包括布置在所述空穴供应层上的沟道层和布置在所述沟道层上的阻挡层，并且其中所述沟道层和所述阻挡层由包括III-V族元素的相应化合物材料制成。

3.根据权利要求2所述的HEMT，其中所述沟道层的厚度t_u、所述空穴供应层的掺杂物种的表面浓度N_A和所述空穴供应层的厚度t_p中的至少一个使用以下方程式来确定：

其中q是元电荷；所述缓冲层的半导体材料具有带隙B；所述缓冲层具有价带和陷阱态距所述价带的距离E_A；以及ε是所述空穴供应层的半导体材料的介电常数。

4.根据权利要求2所述的HEMT，其中所述沟道层具有在100nm与500nm之间的厚度t_u，所述空穴供应层具有大于6·10¹⁶cm^-2的掺杂物种的表面浓度N_A，并且所述空穴供应层具有大于300nm的厚度t_p。

5.根据权利要求2所述的HEMT，进一步包括：

绝缘层，所述绝缘层被布置在所述异质结构上；其中所述栅极延伸完全通过所述绝缘层。

6.根据权利要求2所述的HEMT，还包括：

漏极电极，所述漏极电极延伸到所述阻挡层和所述沟道层之间的界面，

其中所述栅极包括栅极电极，所述栅极电极包括金属区域和在所述金属区域与所述异质结构之间的P型掺杂氮化镓区域。

7.根据权利要求1所述的HEMT，其中所述缓冲层包括杂质，所述杂质被配置为产生促进空穴从所述缓冲层发射的陷阱态，从而在所述缓冲层内部形成负电荷层。

8.一种制造高电子迁移率晶体管(HEMT)的方法，所述方法包括：

在半导体衬底上形成半导体材料的缓冲层，

在所述缓冲层上形成空穴供应层，

在所述空穴供应层上形成半导体异质结构，以及

形成源极电极，

其中：

形成所述空穴供应层包括形成P型掺杂半导体材料层，

形成所述源极电极包括形成与所述空穴供应层直接电接触的所述源极电极，使得所述空穴供应层被配置为被偏置以将空穴从所述空穴供应层传输到所述缓冲层；以及

形成栅极，所述栅极被布置为与所述源极电极相距一定距离处并且与半导体本体直接电接触，所述栅极延伸到所述空穴供应层和所述缓冲层之间的界面，终止于所述缓冲层内部。

9.根据权利要求8所述的方法，其中形成所述异质结构包括：

在所述空穴供应层上形成III-V族半导体沟道层，以及

在所述沟道层上形成III-V族半导体阻挡层。