[實用新型]高電子遷移率晶體管

有效

• 申請號: 201920107121.4
• 申請日: 2019-01-22
• 公開（公告）號: CN209747521U
• 公開（公告）日: 2019-12-06
• 發明（設計）人: F·尤克拉諾
• 申請（專利權）人: 意法半導體股份有限公司
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L29/06
• 代理公司: 11256 北京市金杜律師事務所
• 代理人: 王茂華<國際申請>=<國際公布>=<進入

本公開的實施例涉及高電子遷移率晶體管。一種高電子遷移率晶體管，包括：半導體異質結構；第一摻雜柵極區域，在異質結構之上延伸并且包含P型的摻雜劑雜質；第二摻雜柵極區域，具有與第一摻雜柵極區域接觸的第一側和與異質結構接觸的第二側，第二摻雜柵極區域包含P型的摻雜劑雜質，其中異質結構包括：第一部分，在第二摻雜柵極區域的第二側處延伸，并且具有第一濃度的P型的摻雜劑雜質；以及第二部分，與第一部分橫向地延伸，并且具有低于第一濃度的第二濃度的P型的摻雜劑雜質。

技術領域

本公開涉及一種高電子遷移率晶體管(HEMT)。

背景技術

本領域已知的是具有異質結構(特別是氮化鎵(GaN)和氮化鋁鎵(AlGaN))的HEMT，在該異質結構的界面處可以形成導電溝道，特別是二維電子氣(2DEG)溝道。例如，HEMT由于其高擊穿閾值以及在其導電溝道中的高電子遷移率和高電荷載流子密度而被用作高頻開關和功率開關，因而受到賞識。另外，HEMT的導電溝道中的高電流密度提供導電溝道的低導通狀態電阻(或簡單地RON)。

在其中柵極電極在AlGaN/GaN異質結構之上延伸的已知類型的HEMT中，只要存在高密度的電荷載流子，即便沒有柵極電壓施加到異質結構，導電溝道通常是導通的。

出于安全的原因并且為了簡化HEMT的驅動電路，從而有利于其在工業應用中的使用，已經引入了導電溝道通常關斷的HEMT，諸如所謂的p-GaN柵極晶體管。

圖1是在三個相互正交的軸x、y、z中在xz平面的橫截面圖中的已知類型的HEMT 1的示意圖。特別地，HEMT 1是p-GaN柵極晶體管。

HEMT 1包括半導體本體2，半導體本體2依次包括襯底4、在襯底4之上延伸的緩沖層6、以及在緩沖層6之上延伸的異質結構7。

襯底4例如由硅、碳化硅(SiC)、藍寶石(Al₂O₃)或GaN制成。

緩沖層6由本征型或具有N型摻雜或者具有碳和/或鐵摻雜的氮化鎵鋁或氮化鎵制成。

特別地，異質結構7包括在緩沖層6之上延伸的溝道層10以及在溝道層10之上延伸的阻擋層9。溝道層10由本征類型的氮化鎵(GaN)制成。阻擋層9由氮化鋁鎵(AlGaN)制成。

HEMT 1還包括源極電極16和漏極電極18，兩者都是由導電材料(諸如鈦(Ti)、鋁(Al)、鉭(Ta)或氮化鈦(TiN))制成的。

源極電極16和漏極電極18彼此相距一定距離地在異質結構7上延伸并且在異質結構7中的深度上延伸。例如，源極電極16和漏極電極18可以沿著z軸在深度上延伸，貫穿阻擋層9的厚度并且部分穿過溝道層10。

HEMT 1還包括在異質結構7之上延伸的摻雜柵極區域12，摻雜柵極區域12位于源極電極16和漏極電極18之間并與其相距一定距離。特別地，摻雜柵極區域12例如是具有例如使用鎂(Mg)P型摻雜的氮化鎵。

HEMT 1還包括由導電材料(諸如鉭(Ta)、氮化鉭(TaN)、氮化鈦(TiN)、鈀(Pa)、鎢(W)、硅化鎢(WSi₂)、鈦鋁(Ti/Al)或鎳金(Ni/Au))制成的柵極電極14，柵極電極14在摻雜柵極區域12之上延伸。由柵極電極14和摻雜柵極區域12形成的結構在現有技術中被稱為“p-GaN柵極”，因此HEMT 1的名稱為“p-GaN柵極晶體管”。

如所知，摻雜柵極區域12修改異質結構7的能帶圖，使得在沒有柵極電壓施加到柵極電極14的情況下，在摻雜柵極區域12下方的區域(即，在HEMT 1的俯視平面圖中，異質結構7與摻雜柵極區域12重疊的區域)中，2DEG被耗盡。因此，在沒有施加柵極電壓的情況下，不存在連接源極電極16和漏極電極18的導電溝道。