[实用新型]一种高电子迁移率晶体管及电子装置

说明书

本实用新型涉及电子技术领域，公开一种高电子迁移率晶体管及电子装置，其中，高电子迁移率晶体管包括：依次设置的衬底、缓冲层和GaN沟道层，GaN沟道层包括栅极区和位于栅极区周围的非栅区域；AlGaN栅下势垒层，形成于GaN沟道层的栅极区背离缓冲层的一侧；栅电极，形成于AlGaN栅下势垒层背离GaN沟道层的侧面；AlGaN势垒层，形成于GaN沟道层的非栅区域，其中，AlGaN势垒层表面形成源极和漏极；其中，AlGaN栅下势垒层的铝含量低于AlGaN势垒层的铝含量，和/或，AlGaN栅下势垒层的厚度小于AlGaN势垒层的厚度。上述高电子迁移率晶体管，可以用于缓解其阈值电压低，易误开通的技术问题。

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，特别涉及一种高电子迁移率晶体管及电子装置。

背景技术

GaN(氮化镓)是第三代宽禁带半导体之一，具有宽带隙、高击穿电场等优异物理特性。又由于GaN基半导体本身的自发极化和压电极化特性，AlGaN(氮化镓铝)/GaN异质结界面可以在非故意掺杂情况下产生高限域性和高浓度2DEG(二维电子气)，二维电子气具有高电子迁移率和高饱和电子漂移速度的特性。

因此，可以利用AlGaN/GaN异质结构筑HEMT(高电子迁移率晶体管)，上述HEMT可适用于高温、高压、高频、高功率密度应用，在微波射频和电力电子等领域具有良好应用前景。

但是，由于AlGaN/GaN异质结界面处容易形成二维电子气，故HEMT为常开耗尽型器件，在应用中存在易误开通的技术问题，阻碍HEMT器件的推广应用。

实用新型内容

本实用新型公开了一种高电子迁移率晶体管，用于缓解HEMT阈值电压低及易误开通的技术问题。

为达到上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

一种高电子迁移率晶体管，包括：

衬底；

缓冲层，形成于所述衬底的一侧；

GaN沟道层，形成于所述缓冲层背离所述衬底的侧面，其中，GaN沟道层包括栅极区和位于栅极区周围的非栅区域；

AlGaN栅下势垒层，形成于所述GaN沟道层的栅极区背离所述缓冲层的一侧；

栅电极，形成于AlGaN栅下势垒层背离GaN沟道层的侧面；

AlGaN势垒层，形成于所述GaN沟道层的非栅区域背离所述缓冲层的一侧，其中，所述AlGaN势垒层表面形成有与AlGaN势垒层欧姆接触的源极和漏极；

钝化层，覆盖于源极、漏极、栅电极和AlGaN势垒层表面；

其中，所述AlGaN栅下势垒层的铝含量低于AlGaN势垒层的铝含量，和/或，所述AlGaN栅下势垒层的厚度小于AlGaN势垒层的厚度。

在上述高电子迁移率晶体管中，GaN沟道层与AlGaN势垒层形成异质结，由于GaN沟道层与AlGaN势垒层的极化特性，在两者的界面下表面处形成可导电的二维电子气；而AlGaN栅下势垒层的铝含量低于AlGaN势垒层的铝含量，和/或，AlGaN栅下势垒层的厚度小于AlGaN势垒层的厚度，因此，AlGaN栅下势垒层的极化特性大幅度衰减，AlGaN栅下势垒层与GaN沟道层异质结界面处形成的二维电子气大幅度减少，因此，在栅电极不通正电压的情况下，二维电子气在AlGaN栅下势垒层处被切断，源极和漏极之间不易通过二维电子气导电，只有当栅电极通正电压时，栅电极下的二维电子气重新形成，二维电子气在AlGaN栅下势垒层处连通，源极和漏极之间通电；综上，在栅电极不通正电压的情况下，上述高电子迁移率晶体管能够缓解HEMT阈值电压低及易误开通的技术问题，实现常关操作。

优选地，AlGaN栅下势垒层的厚度为1nm-10nm；