[实用新型]一种高电子迁移率晶体管

说明书

本实用新型公开了一种高电子迁移率晶体管，包括衬底，在衬底上依次设有缓冲层、位错阻断层、高阻层、沟道层、势垒层和盖层；所述位错阻断层为SiN层和GaN层组成的周期结构，周期数为m，其中1≤m≤10，其中SiN层呈岛状或网状分布。通过本实用新型，可使得随后生长的高阻层、沟道层、势垒层以及盖层中的位错密度大幅下降，提高晶体质量，从而提升高电子迁移率晶体管器件的电子迁移率、击穿电压以及漏电流等特性。

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，尤其是涉及一种高电子迁移率晶体管。

背景技术

相比于第一、二代半导体材料，第三代半导体材料GaN材料具有禁带宽度大、击穿场强高、电子迁移率大、抗辐射能力强等优点，GaN基高电子迁移率晶体管在无线通信基站、雷达、汽车电子等高频大功率领域具有极大的发展潜力。然而由于GaN材料中存在较高密度的位错，使得目前所获得的GaN基高电子迁移率晶体管的击穿电压、电子迁移率等性能显著低于理论值，因此降低GaN基高电子迁移率晶体管中的位错密度是提升其性能的一个重要手段。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种能使高阻层、沟道层、势垒层以及盖层中的位错密度大幅下降、提高晶体质量、从而提升高电子迁移率晶体管器件的电子迁移率、击穿电压以及漏电流等特性的高电子迁移率晶体管。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种高电子迁移率晶体管，包括衬底，特征是：在衬底上依次设有缓冲层、位错阻断层、高阻层、沟道层、势垒层和盖层；所述位错阻断层为SiN层和GaN层组成的周期结构，周期数为m，其中1≤m≤10，其中SiN层呈岛状或网状分布。

其中，所述缓冲层为AlN、AlGaN、GaN中的至少一种。

其中，所述高阻层为掺杂碳元素的GaN层，厚度为2μm～5μm，所述GaN高阻层的碳元素掺杂浓度为1×10¹⁸～1×10²⁰ /cm³。

其中，所述沟道层为非故意掺杂的GaN层，厚度为100nm～500nm。

其中，所述势垒层为Al_xGa_(1-x)N层，厚度为10 nm～30nm，其中0.1≤x≤0.5。

其中，所述盖层为SiN或P-GaN。

其中，所述衬底为Si、Al₂O₃或SiC材料。

其中，生成所述位错阻断层包括：在缓冲层上形成不连续的SiN层，之后利用SiN层作为掩膜在未覆盖SiN的缓冲层上生长GaN层，并利用侧向外延技术使GaN连成整体形成GaN层，SiN阻断缓冲层中的部分位错，使GaN层中的位错密度缓冲层中的位错密度显著降低。

相比于现有技术，本实用新型的有益效果是：

与传统GaN 基高电子迁移率晶体管（HEMT）结构相比，本实用新型在缓冲层和GaN高阻层之间引入一层位错阻断层，即：首先在缓冲层上形成不连续的岛状或网状SiN层，之后利用SiN层作为掩膜在未覆盖SiN的缓冲层上生长GaN层，并利用侧向外延技术使GaN层连成整体，利用SiN阻断缓冲层中的部分位错，经过多次重复SiN层/GaN层结构，可使得随后生长的高阻层、沟道层、势垒层以及盖层中的位错密度大幅下降，提高晶体质量，从而提升高电子迁移率晶体管器件的电子迁移率、击穿电压以及漏电流等特性。

附图说明

图1为本实用新型的一种高电子迁移率晶体管的第一种实施例截面示意图；

图2为本实用新型的一种高电子迁移率晶体管的第二种实施例截面示意图；