[發明專利]絕緣柵型源場板異質結場效應晶體管

有效

• 申請號: 200810232512.5
• 申請日: 2008-12-01
• 公開（公告）號: CN101419985A
• 公開（公告）日: 2009-04-29
• 發明（設計）人: 毛維;郝躍;楊翠;過潤秋;張進成;馬曉華;許晟瑞
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06;H01L21/336
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術領域

本發明屬于微電子技術領域，涉及半導體器件，特別是基于III-V族化合物半導體材料異質結結構的絕緣柵型源場板異質結場效應晶體管，可作為微波、毫米波通訊系統以及雷達系統的基本器件。?

背景技術

業內周知，由III族元素和V族元素所組成的半導體材料，即III-V族化合物半導體材料，如氮化鎵(GaN)基、砷化鎵(GaAs)基、磷化銦(InP)基等半導體材料，它們的禁帶寬度往往差異較大，因此人們通常利用這些III-V族化合物半導體材料形成各種異質結結構。由于在異質結中異質結界面兩側的III-V族化合物半導體材料的禁帶寬度存在較大的差異，使得這些異質結結構具有一個共同特點：在異質結界面附近產生一個量子勢井。對于由III-V族化合物半導體材料所組成的異質結，人們通過對材料進行摻雜，或者利用材料的極化效應等特性，可以在量子勢井中產生高濃度的二維電子氣，這種二維電子氣由大量的電荷載流子構成。另外由于這種二維電子氣被束縛在量子勢井中，實現了載流子與電離雜質在空間上的分離，減少了電離雜質對載流子的庫侖力作用，消除了電離散射中心的影響，從而大大提高了載流子的遷移率。這種高濃度二維電子氣和高載流子遷移率，使得III-V族化合物半導體材料異質結具有良好的電特性。?

基于III-V族化合物半導體材料異質結制作而成的異質結場效應晶體管，繼承了III-V族化合物半導體材料異質結的優點，如高載流子濃度、高載流子遷移率、高工作頻率、大功率及耐高溫等特性，可以廣泛應用于微波、毫米波通訊系統和雷達系統等領域，因此該類器件自從誕生之日起便成為眾多研究者研究的熱點。1980年，Takashi?Mimura等人報道成功研制出了第一只AlGaAs/GaAs異質結場效應晶體管，參見A?new?field-effecttransistor?with?selectively?doped?GaAs/n-Al_XGa_1-XAs?heterostructures，Japanese?Journal?ofApplied?Physics，Vol.19，No.5，pp.L225-L227，May?1980。1993年，Khan等人報道成功研制出了第一只AlGaN/GaN異質結高電子遷移率晶體管，也是一種異質結場效應晶體管，參見High?electron?mobility?transistor?based?on?a?GaN-Al_XGa_1-XN?heterojunction，AppliedPhysics?Letters，Vol.63，No.9，pp.1214-1215，August?1993。隨著對器件研究的深入，人們對基于III-V族化合物半導體材料異質結的異質結場效應晶體管的研究不斷取得新的突破。然而，異質結場效應晶體管工作時勢壘層耗盡區中的電場線的分布并不均勻，柵極靠近漏極一側的邊緣往往收集大部分的電場線，因此該處的電場相當高。此處的高電場?會使得柵極泄漏電流增大，容易導致器件發生雪崩擊穿，使其實際擊穿電壓偏小，從而導致該類器件的高擊穿電壓和大功率等優勢不能充分發揮。另外，器件的柵極泄露電流增大會導致其可靠性變差。?