[發(fā)明專利]一種含有混合漏電極的氮化鎵HEMT器件

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811226580.0
• 申請日: 2018-10-22
• 公開（公告）號: CN109148575A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃興;陳欣璐
• 申請（專利權(quán)）人: 派恩杰半導(dǎo)體（杭州）有限公司
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L21/335;H01L29/417;H01L29/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種含有混合電極的氮化鎵HEMT器件，屬于半導(dǎo)體功率器件技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過在原有漏極引入P型氮化鎵，使該器件在正向?qū)ɑ蛘唛_通瞬態(tài)過程中有空穴注入二維電子氣及其周邊區(qū)域，使得被深能級缺陷捕獲的電子可以被快速中和，從而恢復(fù)器件二維電子氣的導(dǎo)電特性，降低了器件的動態(tài)電阻，防止電流崩塌。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含有混合漏電極的氮化鎵HEMT器件。

背景技術(shù)

氮化鎵在近十多年來得到了迅速發(fā)展，其更高的頻率可以使得電路的轉(zhuǎn)換效率更高、體積更小。但是由于電流崩塌(Current Collapse)和動態(tài)電阻等因素，氮化鎵高電子遷移率晶體管（HEMT）的實際效率較理論仍有較大的差距。其主要原因是器件在高壓狀態(tài)下，在體內(nèi)的深能級缺陷中捕獲了電子，當器件正向?qū)〞r，這些被捕獲的電子引入額外的散射并排斥二維電子氣內(nèi)的自由電子，使得器件動態(tài)電阻大大高于靜態(tài)測量電阻。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種含有混合電極的氮化鎵HEMT器件。本發(fā)明通過在原有漏極引入P型氮化鎵，使該器件在正向?qū)ɑ蛘唛_通瞬態(tài)過程中有空穴注入二維電子氣及其周邊區(qū)域，使得被深能級缺陷捕獲的電子可以被快速中和，從而恢復(fù)器件二維電子氣的導(dǎo)電特性，降低了器件的動態(tài)電阻，防止電流崩塌。

本發(fā)明提供一種含有混合漏電極的氮化鎵HEMT器件，包括：

襯底(001)，其正面和背面依次設(shè)有緩沖外延層(002)和背部電極(011)；

緩沖外延層(002)向上依次生長有第一外延層(003)和第二外延層(004)；

第一外延層(003)與第二外延層(004)由于壓電效應(yīng)形成二維電子氣(005)；

第二外延層(004)的局部區(qū)域頂部設(shè)有柵極第三外延層(006)和漏極第三外延層(106)；

柵極第三外延層(006)頂部設(shè)有柵電極(009)；

漏極第三外延層(106)頂部設(shè)有漏電極(010)；

在柵電極(009)的另一側(cè)，與漏電極(010)相對應(yīng)的，設(shè)有源電極(008)；

源電極(008)通過源極歐姆金屬(007)與其下方的二維電子氣(005)形成等電位；

漏電極(010)通過漏極歐姆金屬(107)與其下方的二維電子氣(005)形成等電位。

其中，所述的襯底(001)材料為硅、碳化硅之中的一種。

其中，所述的緩沖外延層(002)材料為鋁、氮、鎵元素組成的介質(zhì)材料。

其中，所述的第一外延層(003)材料為氮化鎵。

其中，所述的第一外延層(003)具有1E10cm^-3-1E18cm^-3的N型摻雜，其摻雜方式可以是電離雜質(zhì)、晶格缺陷之中的至少一種。

其中，所述的第二外延層(004)材料為鋁鎵氮，或記為Al_xGa_1-xN，其鋁成分比例x為1%-50%之間。

可選地，所述的漏極第三外延層(106)為P型半導(dǎo)體，其材料為氮化鎵、砷化鎵、磷化銦、硅、鍺、碳化硅之一。

可選地，所述的漏極第三外延層(106)為金屬，其材料為Pt、Ni、Ti、Mo、TiN、W、TiW之中的至少一種。

其中，所述的漏極歐姆金屬(107)和漏極第三外延層(106)同時與漏電極(010)連接。

可選地，所述的漏電極(010)下方設(shè)有多個漏極歐姆金屬(107)區(qū)域和多個漏極第三外延層(106)區(qū)域。