[实用新型]一种增强型器件

说明书

本实用新型公开了一种增强型器件，该增强型器件采用垂直或者半垂直结构，制备非极性面或半极性面的氮化物异质结，使二维电子气在此处中断，获得了增强型器件。

技术领域

本实用新型涉及微电子技术领域，特别涉及一种增强型器件。

背景技术

在射频/微波功率放大器、功率开关器件的应用中，基于氮化镓材料的高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistor；HEMT)与硅和砷化镓器件相比，在高温、高频、高电压和大功率的应用方面有明显的优势，这得益于氮化镓材料禁带宽度大、电子饱和漂移速度高、击穿场强高、导热性能好的特点。

基于氮化镓材料的HEMT通常采用AlGaN/GaN异质结中的二维电子气作为导电沟道。因为AlGaN和GaN材料中的自发极化和压电极化效应，二维电子气在零偏压下即为导通状态，所对应的器件为耗尽型。而耗尽型(常开型)器件在关断状态下必须采用负电压偏置栅极，增加了系统电路的复杂度和成本。增强型(常关型)器件则在断电情况下处于关闭状态，省去了负压偏置电源，同时也提高了系统的安全性，因此实用性更强。实现增强型氮化镓HEMT器件，需要通过对材料和器件结构(尤其是栅极区域)进行特殊设计，来降低零栅压时栅极区域的二维电子气浓度。

目前已经有几种常见的方案来实现氮化镓基的增强型器件。图1对应的方案是对栅极下方铝镓氮层进行局部减薄。如图1所示，缓冲层1、氮化镓沟道层2、铝镓氮势垒层3分别位于衬底10上，栅极4、源极5以及漏极6分别位于铝镓氮层3上，其中在栅极4下方铝镓氮层被局部刻蚀，从而减薄了栅极区的铝镓氮层厚度。但该铝镓氮层厚度一般必须减小到3nm到5nm以下才能有较好的耗尽效果，这对刻蚀工艺的精度提出了很高的要求。另一种方案是对栅极下方的外延层进行氟离子注入，因为氟离子带有负电荷，注入后会提拉导带耗尽栅极下方的二维电子气，形成增强型器件结构。图2为相应的器件结构，其中栅极4下方的铝镓氮层7为氟离子注入区。但氟离子注入会对氮化物材料造成晶格损伤，晶格缺陷散射会减小沟道载流子的迁移率，降低饱和工作电流，制约器件的工作性能。以上方案都会对栅极区材料产生损伤，影响器件的可靠性。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种增强型器件。

实用新型内容

基于氮化物极化效应原理制备的增强型器件因为工艺损伤小而性能更可靠，垂直结构器件可以进一步提升器件耐受高电流的能力。本实用新型的目的在于提供一种增强型器件，该器件包括垂直结构以及半垂直结构，通过在栅极区域形成沟槽，得到氮化物的非极性面或半极性面，使异质结处的二维电子气在此中断，实现增强型的特性。为了实现上述目的，本实用新型实施例提供的技术方案如下：

一种增强型器件，所述增强型器件为多层外延结构，所述增强型器件依次包括：

高掺杂n型氮化物层；

设于所述高掺杂n型氮化物层上的低掺杂n型氮化物层；

设于所述低掺杂n型氮化物层上的隔离层，所述隔离层之间设有沟槽；

设于所述隔离层表面以及侧壁上的氮化物沟道层；

设于所述氮化物沟道层表面以及侧壁上的氮化物势垒层；

设于所述氮化物势垒层侧壁之间的栅极结构；

设于所述氮化物势垒层表面的源电极；

设于与所述高掺杂n型氮化物层接触的漏电极。

进一步的，所述栅极结构包括栅电极。

作为本实用新型的进一步改进，所述栅极结构包括p型半导体以及位于p型半导体上的栅电极，其中所述栅极区域的p型半导体包括p型GaN基材料。