[实用新型]一种高电子迁移率晶体管结构

说明书

本实用新型公开了一种高电子迁移率晶体管结构，它包括依次形成于衬底上方的成核层、缓冲层、沟道层、AlN插入层、AlGaN势垒层，AlGaN势垒层上表面形成有间隔设置的源、漏、栅电极结构，源、漏、栅电极结构之间具有钝化层，栅电极结构由第一栅电极层，设于第一栅电极层上且宽度大于第一栅电极层的第二栅电极层，设于第二栅电极层上且宽度大于第二栅电极层的第三栅电极层组成。它具有如下优点：提高器件增益。

技术领域

本实用新型涉及半导体领域，具体涉及一种高电子迁移率晶体管。

背景技术

随着科技的进步提升，现有的第一、二代半导体器件已经无法满足更高频率、更高功率、更低功耗的通信领域技术发展的需求，新型宽禁带化合物半导体材料GaN，得助于其宽禁带宽度、高击穿电场，以及较高的热导率，且耐腐蚀、抗辐射等一系列硅基半导体材料所不具备的优良特性，可以极大程度地满足现今通信技术的发展需求，大大提高了器件性能，使得以GaN为代表的第三代半导体材料在微波毫米波器件制造中有了广泛的应用。进入二十世纪90年代后，由于P型掺杂技术的突破以及成核层技术的引入，使得GaN材料得到快速的发展。GaN材料可以形成AlGaN/GaN、InAlN/GaN等类型的异质结构，这类异质结构在室温下能获得很高的电子迁移率，以及极高的峰值电子速度和饱和电子速度，同时自发极化效应使其获得的二维电子气浓度也比第二代化合物半导体异质结更高。这些特点奠定了氮化物半导体高电子迁移率晶体管在微波毫米波频段的大功率、高效率、宽带宽、低噪声等领域迅速超越GaAs基HEMT(高电子迁移率晶体管)和InP基HEMT(高电子迁移率晶体管)的必然趋势。

然而，为了适应不断增加的工作频率，目前的主流做法是不断减小器件的柵长以及源漏间距，这就导致其工作电压很低，基本输出不了大功率，同时为了追求高频率，器件一般都未引入钝化从而降低寄生电容，势垒层表面没有钝化很容易发生电流崩塌效应，从而严重影响器件功率的输出及效率的提升。

实用新型内容

本实用新型提供了一种高电子迁移率晶体管，其克服了背景技术中所述的现有技术的不足。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种高电子迁移率晶体管结构，包括依次形成于衬底上方的成核层、缓冲层、沟道层、AlGaN势垒层，AlGaN势垒层上表面形成有间隔设置的源、漏、栅电极结构，源、漏、栅电极结构之间具有钝化层，栅电极结构由第一栅电极层，设于第一栅电极层上且宽度大于第一栅电极层的第二栅电极层，设于第二栅电极层上且宽度大于第二栅电极层的第三栅电极层组成。

一实施例之中：所述第二栅电极层厚度小于或等于所述第一栅电极层，所述第三栅电极层厚度小于或等于所述第二栅电极层。

一实施例之中：所述第一栅电极层厚度大于

一实施例之中：所述第一栅电极层宽度为

一实施例之中：所述第二栅电极层宽度为

一实施例之中：所述第三栅电极层宽度为

一实施例之中：所述钝化层厚度大于或等于所述第一栅电极层厚度。

一实施例之中：所述钝化层为氮化硅、氮化铝、氧化铝中的一种。

一实施例之中：所述沟道层与所述AlGaN势垒层之间还具有AlN插入层，AlN插入层的厚度为

一实施例之中：所述AlGaN势垒层的厚度为

本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

1、采用三层宽度逐渐增加的栅电极结构，较小的第一栅电极层、较大的第二栅电极层、更大的第三栅电极层依次层叠，减小了栅电阻、栅极寄生电容，提高器件栅控能力、跨导和迁移率，从而提高器件增益。

2、增加了钝化层厚度，抑制高频下电流崩塌，同时降低栅下寄生电容。