[实用新型]集成增强型与耗尽型场效应管的结构

说明书

本实用新型涉及集成增强型与耗尽型场效应管结构，包括：衬底和位于所述衬底上的缓冲层；位于所述缓冲层上的势垒层，所述势垒层包括第一欧姆接触区、第二欧姆接触区和第三欧姆接触区，所述第一欧姆接触区与第二欧姆接触区之间包括垂直于栅极的多个凹槽和多个鳍；位于所述第一欧姆接触区的第一电极、位于所述第二欧姆接触区的第二电极和位于所述第三欧姆接触区的第三电极；位于所述第一电极与第二电极之间的第一栅极和位于所述第二电极和第三电极之间的第二栅极。在本实用新型将增强型晶体管和耗尽型晶体管集成在一个场效应管中，为实现单片集成高速数字/模拟混合信号射频电路奠定了基础。

技术领域

本实用新型涉及半导体制造技术领域，特别是涉及一种集成增强型与耗尽型场效应管的结构。

背景技术

以氮化镓(GaN)为代表的第三代半导体材料具有宽禁带，高电子迁移率，高击穿电压等优异特性，因此基于氮化镓材料的高电子迁移率场效应管(HEMT)被广泛运用于雷达，微波通信以及高压功率器件领域。但对氮化镓材料而言，可靠的实现增强型HEMT器件一直是技术难点。传统的氮化镓HEMT器件在栅极电压(Vgs)的控制下，沟道电流(Ids)随着源漏极电压(Vds)的增加而快速趋向饱和。而氮化物材料特性决定了器件沟道只可能是n型沟道，即电子作为载流子，所以栅极必须施加负电压(相对源极)才能截断沟道电流。因此，传统的氮化镓HEMT器件为耗尽型晶体管。。而在很多的应用场合，例如高速震荡器，模拟数字混合电路等，往往需要使用直接耦合逻辑门电路。这种电路由耗尽型和增强型场效应管共同构成。同耗尽型管子相反，增强型场效应管的沟道在栅极零电位时处于关闭态，沟道需在栅极施加正电压后才能开启。对于氮化物而言，为了实现增强型晶体管，传统工艺须对栅极下的势垒层材料进行特殊工艺处理，而这种处理往往带来的缺点就是晶体质量的损伤，从而牺牲了器件的电学特别是高频性能。另一个方面，由于势垒层材料往往比较薄，因此处理工艺的均匀性比较难获得保证，从而造成制作出来的增强型场效应管的电学性能不一致，降低了集成电路的良率。

实用新型内容

本实用新型提出一种集成增强型与耗尽型场效应管的结构，包括：

衬底和位于所述衬底上的缓冲层；

位于所述缓冲层上的势垒层，所述势垒层包括第一欧姆接触区、第二欧姆接触区和第三欧姆接触区，所述第二欧姆接触区位于所述第一欧姆接触区和第三欧姆接触区之间，所述第一欧姆接触区与第二欧姆接触区之间包括垂直于栅极的多个凹槽和多个鳍；

位于所述第一欧姆接触区的第一电极、位于所述第二欧姆接触区的第二电极和位于所述第三欧姆接触区的第三电极；

位于所述第一电极与第二电极之间的第一栅极和位于所述第二电极和第三电极之间的第二栅极。

在一个实施例中，所述第一电极为源极、所述第二电极为源漏共享极，所述第三电极为漏极。

在一个实施例中，所述鳍的宽度为10nm-100nm。

在一个实施例中，所述第一栅极横跨所有的凹槽和鳍。

在一个实施例中，所述第一栅极位于凹槽内的部分与所述缓冲层相接触。

在一个实施例中，所述第一栅极包围所述鳍的顶面以及相对的两个侧面。

在一个实施例中，在所述鳍上形成包裹鳍的顶面和相对两个侧面的介质层。

在本实用新型中，所述第一电极、第一栅极和第二电极构成增强型晶体管，所述第二电极、第二栅极和第三电极构成传统的耗尽型晶体管。本实用新型将增强型晶体管和耗尽型晶体管集成在一个单元中，为实现单片集成高速数字/模拟混合信号射频电路奠定了基础。

附图说明

图1为一个实施例提出的鳍型场效应管的结构图；

图2为沿着第一栅极的纵长方向的截面图。