[實用新型]一種高電子遷移率晶體管及電子裝置

有效

• 申請號: 201920556887.0
• 申請日: 2019-04-22
• 公開（公告）號: CN209526089U
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發明（設計）人: 陳道坤;史波;曾丹;陳兆同;何昌
• 申請（專利權）人: 珠海格力電器股份有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/778;H01L21/335
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司 11291
• 代理人: 黃志華

本實用新型涉及電子技術領域，公開一種高電子遷移率晶體管及電子裝置，其中，高電子遷移率晶體管包括：依次設置的襯底、緩沖層和GaN溝道層，GaN溝道層包括柵極區和位于柵極區周圍的非柵區域；AlGaN柵下勢壘層，形成于GaN溝道層的柵極區背離緩沖層的一側；柵電極，形成于AlGaN柵下勢壘層背離GaN溝道層的側面；AlGaN勢壘層，形成于GaN溝道層的非柵區域，其中，AlGaN勢壘層表面形成源極和漏極；其中，AlGaN柵下勢壘層的鋁含量低于AlGaN勢壘層的鋁含量，和/或，AlGaN柵下勢壘層的厚度小于AlGaN勢壘層的厚度。上述高電子遷移率晶體管，可以用于緩解其閾值電壓低，易誤開通的技術問題。

技術領域

本實用新型涉及電子技術領域，特別涉及一種高電子遷移率晶體管及電子裝置。

背景技術

GaN(氮化鎵)是第三代寬禁帶半導體之一，具有寬帶隙、高擊穿電場等優異物理特性。又由于GaN基半導體本身的自發極化和壓電極化特性，AlGaN(氮化鎵鋁)/GaN異質結界面可以在非故意摻雜情況下產生高限域性和高濃度2DEG(二維電子氣)，二維電子氣具有高電子遷移率和高飽和電子漂移速度的特性。

因此，可以利用AlGaN/GaN異質結構筑HEMT(高電子遷移率晶體管)，上述HEMT可適用于高溫、高壓、高頻、高功率密度應用，在微波射頻和電力電子等領域具有良好應用前景。

但是，由于AlGaN/GaN異質結界面處容易形成二維電子氣，故HEMT為常開耗盡型器件，在應用中存在易誤開通的技術問題，阻礙HEMT器件的推廣應用。

實用新型內容

本實用新型公開了一種高電子遷移率晶體管，用于緩解HEMT閾值電壓低及易誤開通的技術問題。

為達到上述目的，本實用新型提供以下技術方案：

一種高電子遷移率晶體管，包括：

襯底；

緩沖層，形成于所述襯底的一側；

GaN溝道層，形成于所述緩沖層背離所述襯底的側面，其中，GaN溝道層包括柵極區和位于柵極區周圍的非柵區域；

AlGaN柵下勢壘層，形成于所述GaN溝道層的柵極區背離所述緩沖層的一側；

柵電極，形成于AlGaN柵下勢壘層背離GaN溝道層的側面；

AlGaN勢壘層，形成于所述GaN溝道層的非柵區域背離所述緩沖層的一側，其中，所述AlGaN勢壘層表面形成有與AlGaN勢壘層歐姆接觸的源極和漏極；

鈍化層，覆蓋于源極、漏極、柵電極和AlGaN勢壘層表面；

其中，所述AlGaN柵下勢壘層的鋁含量低于AlGaN勢壘層的鋁含量，和/或，所述AlGaN柵下勢壘層的厚度小于AlGaN勢壘層的厚度。

在上述高電子遷移率晶體管中，GaN溝道層與AlGaN勢壘層形成異質結，由于GaN溝道層與AlGaN勢壘層的極化特性，在兩者的界面下表面處形成可導電的二維電子氣；而AlGaN柵下勢壘層的鋁含量低于AlGaN勢壘層的鋁含量，和/或，AlGaN柵下勢壘層的厚度小于AlGaN勢壘層的厚度，因此，AlGaN柵下勢壘層的極化特性大幅度衰減，AlGaN柵下勢壘層與GaN溝道層異質結界面處形成的二維電子氣大幅度減少，因此，在柵電極不通正電壓的情況下，二維電子氣在AlGaN柵下勢壘層處被切斷，源極和漏極之間不易通過二維電子氣導電，只有當柵電極通正電壓時，柵電極下的二維電子氣重新形成，二維電子氣在AlGaN柵下勢壘層處連通，源極和漏極之間通電；綜上，在柵電極不通正電壓的情況下，上述高電子遷移率晶體管能夠緩解HEMT閾值電壓低及易誤開通的技術問題，實現常關操作。

優選地，AlGaN柵下勢壘層的厚度為1nm-10nm；