[发明专利]晶体管及其制备方法

说明书

本发明提出了一种晶体管及其制备方法。晶体管包括从下至上依次层叠的衬底、第一半导体层、第二半导体层，第一半导体层和第二半导体层中分别具有第一二维电子气沟道和第二二维电子气沟道，漏电极与第一二维电子气沟道欧姆接触，源电极与第二二维电子气沟道欧姆接触，栅电极穿过第二半导体层延伸至第一二维电子气沟道。从而在施加在栅电极的电压大于电压阈值的时候，栅介质层两侧形成垂直于第二半导体层的二维电子气的电子导电沟道，通过电子导电沟道电连接源电极和漏电极，进而能够弱化了晶体管击穿电压对横向栅漏极距离的依赖，在不增加源漏极间距的情况下能够增加器件的耐压能力。

技术领域

本发明涉及晶体管技术领域，具体而言，涉及一种晶体管、一种晶体管的制备方法。

背景技术

宽禁带半导体GaN(氮化镓)材料具有超高的临界击穿电场，比Si(硅)高近10倍，而且由AlGaN(氮化镓铝)和GaN组成的异质结具有很强的二维电子气。十分适合制作高电子迁移率晶体管(HEMT)，具有耐高电压、高频、高速、低导通电阻等优势。然而，GaN HEMT功率器件的击穿电压等性能还远远达不到GaN材料的理论极限。相关技术中，增强GaN HEMT击穿电压的方法是增加栅极与漏极的间距，但是这个方法随着击穿电压的提升，器件的长度也会增加，这意味着需要增大器件的面积，使得一片晶圆上可以制作的器件数量减少。而且GaN衬底或外延片价格都十分的昂贵，会极大地增加生产成本。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明第一方面在于提出了一种晶体管。

本发明的第二方面在于提出了一种晶体管的制备方法。

有鉴于此，根据本发明的第一方面，提出了一种晶体管，包括：衬底；第一半导体层，复合于衬底，第一半导体层具有第一二维电子气沟道；第二半导体层，复合于第一半导体层背离衬底的一侧，第二半导体层具有第二二维电子气沟道和对称设置的漏极凹槽，漏极凹槽的底部延伸至第一半导体层，漏极凹槽中设置有漏电极；绝缘层，复合于第二半导体层和漏电极背离第一半导体层的一侧，绝缘层具有栅极凹槽以及对称设置的源极凹槽，源极凹槽的底部延伸至第二半导体层，源极凹槽中设置有源电极，栅极凹槽的底部延伸至第一二维电子气沟道，栅极凹槽的内壁具有栅介质层，栅极凹槽中设置有栅电极；其中，基于在栅电极上施加的电压大于电压阈值，则栅电极两侧的栅介质层和第二半导体层的接触面形成电子导电沟道，以使源电极和漏电极通过电子导电沟道电连接。

本发明提供的晶体管，包括从下至上依次层叠的衬底、第一半导体层、第二半导体层，第一半导体层和第二半导体层中分别具有第一二维电子气沟道和第二二维电子气沟道，漏电极设置于第一半导体层的上表面，并与第一二维电子气(2DEG，Two-dimensionalelectron gas)沟道欧姆接触，源电极设置在第二半导体层的上表面，并与第二二维电子气沟道欧姆接触，漏电极和第二半导体层的上表面复合有绝缘层，绝缘层的上表面设置有栅电极，且栅电极穿过第二半导体层延伸至第一二维电子气沟道，栅电极和第二半导体层之间具有栅介质层，栅电极和栅介质层构成绝缘栅极结构。从而在施加在栅电极的电压大于电压阈值的时候，栅介质层两侧形成垂直于第二半导体层的二维电子气的电子导电沟道，通过电子导电沟道电连接源电极和漏电极，进而能够弱化了晶体管击穿电压对横向栅漏极距离的依赖，在不增加源漏极间距的情况下能够增加器件的耐压能力，解决晶体管击穿电压与占有的晶圆面积大小之间的矛盾，即使在1μm的栅源极间距下也能承受450V的高压，大大提高了晶圆面积的利用率，并且双二维电子气的存在还极大地增强了晶体管电流面密度。

另外，根据本发明提供的上述技术方案中的晶体管，还可以具有如下附加技术特征：