[發明專利]一種高電子遷移率晶體管

在審

• 申請號: 202110064654.0
• 申請日: 2021-01-18
• 公開（公告）號: CN112750895A
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 王中旭
• 申請（專利權）人: 陜西君普新航科技有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/20;H01L29/45;H01L29/47;H01L29/778;H01L21/335
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 王海棟

本發明公開了一種高電子遷移率晶體管，包括：襯底層；緩沖層，位于襯底層上；勢壘層，位于緩沖層上；溝道層，位于勢壘層上；源極、柵極、漏極，均位于溝道層上；第一鈍化層，位于溝道層上；第二鈍化層，位于所述溝道層上。本發明的高電子遷移率晶體管具有N面異質結，由于采用了具有N面的勢壘層和具有N面的溝道層，勢壘層在2DEG下方，因此可以形成天然的背勢壘，將2DEG限制在界面處，同時由于源極與漏極直接與禁帶寬度較小的溝道層接觸，能夠形成電阻較低且質量較高的歐姆接觸。此外，本發明的高電子遷移率晶體管的2DEG更靠近柵極，更容易被柵極控制，器件柵控能力更強。

技術領域

本發明屬于半導體技術領域，具體涉及一種高電子遷移率晶體管。

背景技術

以Si、GaAs等傳統半導體材料為基礎的器件由于受到材料本身屬性的限制，在功率和耐擊穿電壓等器件指標上很難再有進一步的提高。近年來以Ⅲ族氮化物為代表的新一代寬禁帶半導體材料發展迅猛，具有寬帶隙、高飽和電子漂移速度、高臨界擊穿場強、高熱導率和化學性質穩定的優點，在毫米波、亞毫米波大功率電子器件領域極具發展潛力。GaN材料作為寬禁帶半導體材料的典型代表，非常適合制備高溫、抗輻射、高工作頻率和大功率器件，在航空航天、雷達、通信等領域得到了廣泛應用，目前基于GaN的HEMT器件的研究是目前國際上的熱點之一。

通常，GaN的HEMT(High Electron Mobility Transistor，高電子遷移率晶體管)器件中的異質結結構為Ga面AlGaN/GaN結構，由于極化效應，AlGaN/GaN界面處會形成面密度極高且具有較高遷移率的二維電子氣(2DEG)。盡管Ga面AlGaN/GaN HEMT器件具有諸多優勢，但其仍存在如下缺點：要實現源極及漏極與2DEG連接，需要通過阻值較大且禁帶寬度較寬的AlGaN勢壘層，歐姆接觸形成難度大，質量較差。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種高電子遷移率晶體管。本發明要解決的技術問題通過以下技術方案實現：

一種高電子遷移率晶體管，包括：

襯底層；

緩沖層，所述緩沖層位于所述襯底層上；

勢壘層，所述勢壘層位于所述緩沖層上，所述勢壘層具有N面；

溝道層，所述溝道層位于所述勢壘層上，所述溝道層具有N面；

源極、柵極、漏極，所述源極、所述漏極、所述柵極均位于所述溝道層上，且所述柵極位于所述源極和所述漏極之間，所述源極、所述漏極與所述溝道層之間為歐姆接觸，所述柵極與所述溝道層之間為肖特基接觸；

第一鈍化層，所述第一鈍化層位于所述溝道層上，且所述第一鈍化層還位于所述源極和所述柵極之間；

第二鈍化層，所述第二鈍化層位于所述溝道層上，且所述第二鈍化層還位于所述漏極和所述柵極之間。

在本發明的一個實施例中，所述襯底層的材料為藍寶石、SiC、Si和GaN中的任意一種。

在本發明的一個實施例中，所述緩沖層的材料為GaN、AlN、AlGaN和InGaN中的至少一種。

在本發明的一個實施例中，所述勢壘層的材料為N面ScAlN，所述溝道層為N面GaN。

在本發明的一個實施例中，所述勢壘層的晶向為N面所述溝道層的晶向為N面

在本發明的一個實施例中，所述勢壘層中的Sc組分范圍為0-55％。

在本發明的一個實施例中，所述源極和所述漏極的材料均為Ti/Al/Ni/Au或者Ti/Al/Pt/Au。

在本發明的一個實施例中，所述柵極的材料為Ni/Au、Pt/Au、Pd/Au中的任意一種。