[實用新型]常關(guān)型高電子遷移率晶體管

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201820885095.3
• 申請日: 2018-06-08
• 公開（公告）號: CN208861993U
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: F·尤克拉諾;G·格雷克;F·羅卡福爾特
• 申請（專利權(quán)）人: 意法半導(dǎo)體股份有限公司
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L21/335;H01L29/20
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 王茂華

1.一種常關(guān)型高電子遷移率晶體管，其特征在于，包括：

半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)，包括半導(dǎo)體溝道層以及在所述溝道層上的半導(dǎo)體勢壘層；

所述異質(zhì)結(jié)構(gòu)內(nèi)的二維傳導(dǎo)溝道；

與所述勢壘層的第一區(qū)域接觸的外延絕緣層；以及

延伸穿過所述外延絕緣層的整個厚度的柵極電極，所述柵極電極終止于與所述勢壘層的第二區(qū)域接觸，

其中所述勢壘層和所述外延絕緣層具有晶格常數(shù)的失配，所述晶格常數(shù)的失配在所述勢壘層的所述第一區(qū)域中生成機械應(yīng)力，引起在位于所述勢壘層的所述第一區(qū)域下方的所述二維傳導(dǎo)溝道的第一部分中的第一電子濃度，所述第一電子濃度大于位于所述勢壘層的所述第二區(qū)域下方的所述二維傳導(dǎo)溝道的第二部分中的第二電子濃度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的常關(guān)型高電子遷移率晶體管，其特征在于，所述二維傳導(dǎo)溝道的所述第二電子濃度為零。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的常關(guān)型高電子遷移率晶體管，其特征在于，所述異質(zhì)結(jié)構(gòu)被配置為使得在沒有所述外延絕緣層的情況下，不形成二維傳導(dǎo)溝道。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的常關(guān)型高電子遷移率晶體管，其特征在于，所述溝道層和所述勢壘層由相應(yīng)化合物材料制成，所述化合物材料包括III-V族元素，并且其中所述外延絕緣層由使得所述外延絕緣層和所述勢壘層之間的所述晶格常數(shù)的失配處在1％至20％的范圍內(nèi)的材料制成。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的常關(guān)型高電子遷移率晶體管，其特征在于，所述外延絕緣層由氧化鎳制成，并且其中所述勢壘層由氮化鋁鎵制成，所述勢壘層具有處在5％至20％的范圍內(nèi)的鋁的摩爾濃度，并且所述勢壘層具有5nm至30nm范圍內(nèi)的厚度。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的常關(guān)型高電子遷移率晶體管，其特征在于，所述柵極電極包括柵極電介質(zhì)和柵極金屬化物，所述柵極電介質(zhì)與所述勢壘層的所述第二區(qū)域接觸，而不產(chǎn)生將形成所述二維傳導(dǎo)溝道的機械應(yīng)力。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的常關(guān)型高電子遷移率晶體管，其特征在于，還包括：

源極電極，在所述柵極電極的第一側(cè)上延伸穿過所述絕緣層和所述勢壘層的整個厚度，終止于所述勢壘層和所述溝道層之間的界面處；以及

漏極電極，在所述柵極電極的第二側(cè)上延伸穿過所述絕緣層和所述勢壘層的整個厚度，并終止于所述勢壘層和所述溝道層之間的所述界面處，所述柵極電極的所述第二側(cè)與所述柵極電極的所述第一側(cè)相對。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的常關(guān)型高電子遷移率晶體管，其特征在于，還包括：

在所述溝道層下方延伸的緩沖層，所述緩沖層包括被配置為生成陷阱態(tài)的雜質(zhì)，所述陷阱態(tài)促進從所述緩沖層發(fā)射空穴，由此在所述緩沖層內(nèi)形成負電荷層；

在所述緩沖層和所述溝道層之間延伸的P型摻雜半導(dǎo)體材料的空穴提供層；

源極電極，在所述柵極電極的第一側(cè)上延伸并且與所述空穴提供層直接電接觸；以及

漏極電極，在所述柵極電極的第二側(cè)上延伸穿過所述絕緣層的整個厚度并穿過所述勢壘層，并終止于所述勢壘層和所述溝道層之間的界面處，所述柵極電極的所述第二側(cè)與所述柵極電極的所述第一側(cè)相對。