[实用新型]一种增强型异质金属栅AlGaN/GaN MOS-HEMT器件

说明书

本实用新型公开了一种增强型异质金属栅AlGaN/GaN MOS‑HEMT器件，包括：位于Al₂O₃衬底之上的AlN过渡层；位于所述AlN过渡层之上的多层缓冲结构；位于多层缓冲结构之上的AlGaN阻挡层；位于所述AlGaN阻挡层之上的GaN帽层；位于所述第一GaN层之上且向上穿过所述AlGaN阻挡层以及GaN帽层的源极和漏极；位于所述GaN帽层、源极和漏极之上的栅极氧化层；位于所述栅极氧化层之上的异质栅极结构。本实用新型能够提高沟道驱动电流，可对阈值电压进行灵活调整、能防止沟道载流子迁移率的恶化。

技术领域

本实用新型属于AlGaN/GaN HEMT器件技术领域，具体涉及一种增强型异质金属栅AlGaN/GaN MOS-HEMT器件。

背景技术

以硅(Si)和砷化镓(GaAs)为代表的传统半导体材料，其器件在抗辐射、高温、高压和高功率的要求下已逐渐不能满足现代电子技术的发展。宽禁带半导体GaN电子器件，可以应用在高温、高压、高频和恶劣的环境中，如雷达和无线通信的基站及卫星通信。由于GaN的禁带宽度大、击穿电压高、电子饱和漂移速度高，具有优良的电学和光学特性以及良好的化学稳定性，使其在高频大功率、高温电子器件等方面倍受青睐。GaN器件的广泛应用预示着光电信息甚至是光子信息时代的来临。如今微电子器件正以指数式扩张的趋势发展，至今GaN器件在军用和民用方面都得到相当广泛的应用。

随着AlGaN/GaN的单异质结生长工艺和机理研究不断成熟，作为GaN基HEMT主要结构的AlGaN/GaN HEMT器件的性能也一直在不断提高。从1993到上世纪末，AlGaN/GaN HEMT推动发展的机理主要是异质结性能的提高、工艺技术(如台面刻蚀、肖特基接触和欧姆接触)的逐步演变改进以及热处理技术的不断成熟。而从2000年以后至今，AlGaN/GaN 异质结材料的性能已趋于基本稳定，AlGaN/GaN HEMT器件性能的提高则主要依靠工艺水平的提高和器件结构的改进。从器件设计和应用角度而言，传统的GaN基HEMT是耗尽型 (常开式)，但是电力电子设备宜采用增强型(常闭式)，因为这样可以通过抵消负极性电源，进而大大降低集成电路设计的难度。

尽管目前业界已经做了大量的努力来改进增强型AlGaN/GaN HEMT的器件结构，但是在实际应用中，效果并不理想，常规的AlGaN/GaN HEMT有着固有的技术缺陷。比如常规的凹形栅极HEMT器件难于制造，工艺重复性较差，阈值电压的均匀性不佳；使用氟离子注入或等离子体处理通常会引起损伤并在半导体材料中产生缺陷，从而降低载流子迁移率等等。

实用新型内容

针对现有技术中所存在的不足，本实用新型提供了一种能够提高沟道驱动电流、能够对阈值电压进行灵活调整、能防止沟道载流子迁移率的恶化的增强型异质金属栅AlGaN/GaN MOS-HEMT器件。

一种增强型异质金属栅AlGaN/GaN MOS-HEMT器件，包括：

位于Al₂O₃衬底之上的AlN过渡层；

位于所述AlN过渡层之上的多层缓冲结构，所述多层缓冲结构的最上层为第一GaN层；

位于所述第一GaN层之上的AlGaN阻挡层，所述AlGaN阻挡层的厚度为5nm～10nm；

位于所述AlGaN阻挡层之上的GaN帽层；

位于所述第一GaN层之上且向上穿过所述AlGaN阻挡层以及GaN帽层的源极和漏极；

位于所述GaN帽层、源极和漏极之上的栅极氧化层；

位于所述栅极氧化层之上的异质栅极结构，所述异质栅极结构包括相互接触并列设置的两种功函数不同的金属栅极。

进一步地，所述多层缓冲结构，包括：