[发明专利]一种双异质结极化增强的准纵向GaN HEMT器件

说明书

本发明属于功率半导体技术领域，具体涉及一种双异质结极化增强的准纵向GaN HEMT器件。本发明相对于传统的GaN HEMT，采用P型GaN层提高二维空穴气浓度，耐压时双异质结界面处的二维电子气和空穴气分别耗尽，留下极性相反的固定极化电荷，电场线由正电荷指向负电荷，得到准矩形分布的横向电场；零偏时P型GaN层与二维空穴气共同阻断器件的纵向沟道，当P型GaN层被耗尽产生反型层且二维空穴气被耗尽时器件正常导通。本发明的有益效果为，相比于传统HEMT器件，本发明具有高阈值电压及高击穿电压的优势。

技术领域

本发明属于功率半导体技术领域，涉及一种双异质结极化增强的准纵向GaN HEMT(High Electron Mobility Transistor，高电子迁移率晶体管)。

背景技术

GaN相比于Si，具有更宽的禁带宽度、更高的电子饱和速度等优势，是目前半导体产业界研究的热点。Si衬底上外延AlGaN/GaN异质结材料用以制作HEMT器件可在性能、成本和可靠性方面取得良好的平衡，广泛应用于射频/微波和电力电子领域。GaN的材料特性使得GaN基得器件拥有较Si基器件更小得尺度和寄生效应，显著提高器件的工作频率，对于电子电子电路，可以实现新的拓扑或显著减小无源器件的尺寸，实现系统的小型化轻量化。

常规的GaN HEMT栅下存在高浓度2DEG，难以实现增强型，为了解决该问题，文献“Y.Uemoto et al.Gate Injection Transistor(GIT)—A Normally-Off AlGaN/GaNPower Transistor Using Conductivity Modulation[J].IEEE Transactions onElectron Devices”采用P-GaN栅极，在零栅压条件下耗尽栅极下方的二维电子气，实现增强型器件，但是P-GaN栅器件仍然存在阈值电压低和栅漏电流大的问题；除此以外，靠近漏极一侧的栅边缘电场分布不均会使GaN器件提前击穿，耐压远低于理论值。为了解决常规GaN HEMT的提前击穿的问题，文献“J.Li,et.al.”High breakdown voltage GaN HFETwith field plate IEEE Electron Lett.”引入短接栅电位的场板，降低栅边缘的曲率效应和电场集中，从而提高耐压。但是场板会引入额外的的寄生电容，削弱GaN器件高频工作的优势；文献A.Nakajima et al.GaN-Based Super Heterojunction Field EffectTransistors Using the Polarization Junction Concept中采用双异质结极化诱导二维电子气与二维空穴气，在耐压状态下电子气与空穴气被耗尽，位于双异质结界面的电性相反的固定极化电荷，相互补偿，调制漂移区内的电场分布，实现器件耐压的优化。但是该结构仍然无法满足器件增强型操作的要求。

发明内容

本发明的目的，就是针对上述问题，提出一种高阈值电压和高击穿电压的GaNHEMT器件及其所涉及的一种栅槽刻蚀方法。