[实用新型]高电子迁移率晶体管器件

说明书

一种高电子迁移率晶体管器件，由下而上依序包含硅基板、晶种层(nucleation layer)、缓冲层、第一氮化镓层、第二氮化镓层、阻障层及覆盖层，其特征在于，阻障层为氮化铝铟(Al_yIn_1‑yN)，据此，利用具有高阻障能带的氮化铝铟(Al_yIn_1‑yN)取代现有技术中阻障能带低的氮化镓铝(AlGaN)，可以使二维电子气密度增加，使得二维电子气浓度上升，减少二维电子气通道所处接口的缺陷能量，以降低组件操作时的启动电阻(R_on)，进而达到节能的目的。

技术领域

本实用新型关于一种半导体技术领域，特别是关于高电子迁移率晶体管器件。

背景技术

在现有技术中，以氮化镓基为基材来形成高电子迁移率晶体管的外延结构由下而上包括有晶种层(nucleation layer)、缓冲层(buffer layer)、C-氮化镓层、i-氮化镓层、氮化镓铝(AlGaN)阻障层及覆盖层(cap layer)，其中高电子迁移率的达成与上述结构中的i-氮化镓及氮化镓铝(AlGaN)之间的接口质量及阻障能带高度(barrier energy gapheight)有关。当缺陷愈少的时候，阻障能带高度愈高，则可以得到愈高的二维电子质量。

目前经常使用的阻障层材料为氮化镓铝(Al_xGa_1-xN)，其中x为0.2-0.3，而氮化镓铝阻障层与氮化镓通道层(即i-GaN)之间有晶格不匹配的问题存在，且在两种材料之间的交界处容易产生缺陷，此缺陷会影响电子迁移率，并且会降低二维电子气浓度以及增加高电子迁移率晶体管启动时的电阻值，使得整个高电子迁移率晶体管器件在操作时消耗相当大的能量。

实用新型内容

根据现有技术中所揭露的问题，本实用新型主要的目的是利用具有高阻障能带高度(barrier energy band height)的氮化铝铟(Al_yIn_1-yN)来取代现有技术所使用的氮化镓铝(Al_xGa_1-xN)，使得二维电子气附近的界面能带弯曲更剧烈，使得二维电子气浓度上升，减少二维电子气通道所处接口的缺陷能量。

本实用新型的另一目的在于，具有高阻障能带高度(barrier energy bandheight)的氮化铝铟(Al_yIn_1-yN)与第二氮化镓层之间有较佳的晶格匹配度，因此降低了由于晶格不匹配所产生的缺陷，而得到较高的电子迁移率。

本实用新型的另一目的在于，利用阻障能带高的氮化铝铟(Al_yIn_1-yN)来取代现有阻障能带低的氮化镓铝(AlGaN)做为阻障层，由于氮化铝铟的阻障能带较高，可以使二维电子气密度增加，以降低组件操作时的启动电阻(R_on)，进而达到节能的效果。

根据上述目的，本实用新型提供一种高电子迁移率晶体管器件，由下而上依序包含硅基板、晶种层(nucleation layer)、缓冲层、第一氮化镓层、第二氮化镓层、阻障层及覆盖层，其特征在于，阻障层为氮化铝铟(Al_yIn_1-yN)，据此，利用具有高阻障能带的氮化铝铟(Al_yIn_1-yN)取代现有技术中阻障能带低的氮化镓铝(Al_xGa_1-xN)，可以使二维电子气密度增加，使得二维电子气浓度上升，减少二维电子气通道所处接口的缺陷能量，以降低组件操作时的启动电阻(R_on)，进而达到节能的目的。

附图说明

图1是根据本实用新型所揭露的技术，表示利用高阻障能带做为阻障层的高电子迁移率晶体管器件的截面示意图。