[发明专利]AlGaN/GaN异质结的高电子迁移率晶体管

说明书

本发明公开了一种AlGaN/GaN异质结的高电子迁移率晶体管，该高电子迁移率晶体管包括衬底、成核层、缓冲层、第一势垒层、第一沟道层、漏极、源极、栅极、钝化层，所述衬底、成核层、缓冲层、第一势垒层、第一沟道层从下到上依次设置，所述第一沟道层上设置漏极、源极、栅极，所述漏极和栅极设置钝化层，所述源极和栅极之间设置钝化层。本发明能够有效地提高电流面度，获得更大的导通电流。

技术领域

本发明属于半导体器件技术领域，具体涉及一种AlGaN/GaN异质结的高电 子迁移率晶体管。

背景技术

相对于第一代Ge、Si半导体材料、第二代GaAs、InP化合物半导体材料， 第三代半导体材料GaN禁带宽度较大，非常适合制备高温高压、抗辐射、高频 大功率器件，在航空航天、雷达、通信等领域得到了广泛应用，目前基于GaN 的HEMT器件的研究是目前国际上的热点之一。

通常，GaN的HEMT单沟道器件中的异质结结构为Ga面AlGaN/GaN结 构，由于极化效应，AlGaN/GaN界面处会形成面密度极高且具有较高迁移率的 二维电子气(2DEG)。尽管Ga面AlGaN/GaNHEMT单沟道器件具有诸多优势， 但其仍存在如下缺点：

1.器件的单一沟道提供的电子数量有限，导致器件的电流面密度较低，无 法满足诸多大电流应用领域；

2.器件中2DEG的波函数容易受到外加电场的影响，向衬底方向移动，导 致2DEG受到散射作用增强，迁移率下降，器件性能恶化；

3.源漏欧姆金属与AlGaN势垒层接触，通过高温退火实现欧姆接触，但 AlGaN电子亲和能较小，与欧姆金属之间势垒高度较大，实现低阻欧姆接触难 度较大。

GaN的HEMT器件中的异质结结构为AlGaN/GaN结构，由于压电极化和 自发极化，会在AlGaN/GaN界面处产生大量的迁移率较高的二维电子气 (2DEG)，二维电子气在某一个方向上运动受到阻挡，在另外两个方向上自由 运动，即具有两个自由度。尽管GaNHEMT器件具有诸多优势，但其仍存在如 下缺点：

器件的耗尽层中的电场线会在栅极边缘聚集，导致此处的电场强度高于栅 极正下方的电场强度，器件更容易达到击穿，无法在大电压下正常工作。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种AlGaN/GaN异质结的高电子迁 移率晶体管。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供一种AlGaN/GaN异质结的高电子迁移率晶体管，该高电 子迁移率晶体管包括衬底、成核层、缓冲层、第一势垒层、第一沟道层、漏极、 源极、栅极、钝化层，所述衬底、成核层、缓冲层、第一势垒层、第一沟道层 从下到上依次设置，所述第一沟道层上设置漏极、源极、栅极，所述漏极和栅 极设置钝化层，所述源极和栅极之间设置钝化层。

上述方案中，还包括第n势垒、第n沟道层，所述第n势垒层、第n沟道 层分别设置多层，同时从下到上叠加设置并且位于第一沟道层上方，n为自然 数。

上述方案中，所述第一势垒层和第n势垒层均为N面AlGaN，所述第一沟 道层和第n沟道层均为N面GaN，且具有多沟道结构。

上述方案中，所述漏极和源极下方于多层2DEG进行离子注入形成离子注 入区。

上述方案中，所述第一势垒层和第一沟道层之间、和/或第n势垒层和第n 沟道层之间插入用于提高载流子迁移率的插入层。

上述方案中，所述衬底为可导电的SiC、Si、GaN中的一种；所述成核层 为GaN、AlN、AlGaN中的一种。