[發明專利]具有背面場板結構的HEMT器件及其制備方法

有效

• 申請號: 201410008455.8
• 申請日: 2014-01-09
• 公開（公告）號: CN103715257B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 董志華;蔡勇;于國浩;張寶順
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L29/40;H01L21/335
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙)32256
• 代理人: 王鋒

技術領域

本發明涉及一種HEMT(High?Electron?Mobility?Transistor，高電子遷移率晶體管)器件，特別涉及一種具有背場板結構的HEMT器件及其制備方法。

背景技術

Ⅲ族氮化物半導體HEMT器件，因壓電極化和自發極化效應，在異質結界面，如AlGaN/GaN界面，將形成高濃度、高遷移率的二維電子氣。另外，Ⅲ族氮化物半導體為襯底材料的HEMT器件，可以獲得很高的擊穿電壓，并且同時獲得較低的比導通電阻，由于材料禁帶寬度大，所以具有很高的高溫工作性能和很好的抗輻射能力。因此，它不僅適用于高頻功率放大器件，還能適用于電力電子領域，用于高功率的功率開關器件。

現有的Ⅲ族氮化物半導體HEMT器件作為高頻器件或者高壓大功率開關器件使用時，存在“電流崩塌”現象。即當器件工作在直流脈沖模式或者高頻模式下，漏極4輸出電流跟不上柵極6控制信號的變化，會出現漏極4電流瞬時減小、導通延遲增大的情況。嚴重影響著器件的實用性。這種現象歸根結底是一種電荷的存貯效應。其原理在于，當器件工作在截止態（關態）時，將有電子被陷阱態俘獲，這些被俘獲電子的釋放比較慢，所以當器件的柵壓再一次被置于高于閾值電壓時，器件的導通態電流將大幅度減小，且導通延遲較大。為了避免器件的“電流崩塌”效應，往往采用表面鈍化、表面處理或者在器件的正面構造場板結構，來阻止電子向半導體中陷阱態的注入。從而減緩電流崩塌效應。但是，這些問題只能解決器件工作在低電壓情況下的“電流崩塌”，因為在低電壓情況下，電子只向半導體表面的陷阱態填充，當器件工作在高電壓情況下，電子將更傾向于向位于底部的半導體體內的深能級陷阱態填充，這些深能級陷阱態將比表面的陷阱態更加難以釋放電子，因此，當器件工作在高電壓情況下，以往的技術手段解決“電流崩塌”效應的效果將大打折扣。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種具有背面場板結構的HEMT器件，以克服現有技術中的不足。

為實現上述發明目的，本發明采用了如下技術方案：

一種具有背面場板結構的HEMT器件，包括源極、漏極以及異質結構，所述源極與漏極通過形成于異質結構中的二維電子氣電連接，且所述源極與漏極與異質結構形成歐姆接觸，所述異質結構包括沿設定方向依次設置的第一半導體層和第二半導體層，第一半導體層設置于源極和漏極之間，且第一半導體層表面還設有柵極，所述柵極與第一半導體層之間形成肖特基接觸，并且，該HEMT器件還包括背場板電極，所述背場板電極設置于第二半導體層的遠離第一半導體層的一側表面。

作為較為優選的實施方案之一，所述柵極與源極之間的距離小于所述柵極與漏極之間的距離。

作為可行的實施方案之一，至少所述背場板電極的一側邊緣向源極或漏極方向延伸，同時所述背場板電極的正投影與柵極兩側邊緣均交疊。

進一步的，所述背場板電極與柵極或源極電連接形成背柵場板或背源場板。

進一步的，所述源極和漏極分別與電源的低電位和高電位連接。

作為可行的實施方案之一，所述背場板電極的兩側邊緣分別向源極和漏極方向延伸。

或者，作為可行的實施方案之一，所述背場板電極僅有一側邊緣向源極或漏極方向延伸。

進一步的，在所述HEMT器件工作時，所述柵極和背場板電極分別由一控制信號控制。

進一步的，該HEMT器件還包括支撐基座，所述支撐基座包括支撐基板，所述支撐基板上設有次源極、次漏極和次柵極，所述次源極、次漏極和次柵極分別與所述源極、漏極和柵極電連接。

作為較為優選的實施方案之一，所述第一半導體層與第二半導體層之間還可設有用以提高異質結界面的二維電子氣的遷移率的插入層。

作為具體的實施方案之一，所述第一半導體層包括AlGaN層，所述第二半導體層包括GaN層。

作為具體的實施方案之一，所述插入層可包括AlN層。

進一步的，所述第二半導體層的厚度小于現有HEMT器件中相應第二半導體層的厚度。或者，從另一個角度講，所述第二半導體層的厚度應足夠小，使背場板電極與形成于異質結界面處的二維電子氣足夠的近，從而能夠有效地調控二維電子氣的面密度。

又及，此處所述的“現有HEMT器件”，系指具有圖2所示基礎器件結構的、在本發明專利申請日之前可通過任何公知途徑獲得的HEMT器件。

進一步的，所述支撐基板主要由具有易導熱不易導電特性的材料形成。?