[發明專利]靜電感應晶體管及其制備方法

有效

• 申請號: 202110097644.7
• 申請日: 2021-01-25
• 公開（公告）號: CN112909088B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 賀威;鄭子陽;利健;黃昊;楊嘉穎;吳健華;劉新科
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: H01L29/772
• 分類號: H01L29/772;H01L29/10;H01L21/335
• 代理公司: 深圳市世紀恒程知識產權代理事務所 44287
• 代理人: 舒丁

本發明公開一種靜電感應晶體管及其制備方法，涉及半導體器件技術領域。所述靜電感應晶體管包括：氮化鎵襯底；氮化鎵溝道層，設于所述氮化鎵襯底的一側，所述氮化鎵溝道層包括自所述氮化鎵襯底向遠離所述氮化鎵襯底方向延伸設置的主體部，和自所述主體部的側壁側向延伸的凸出部；柵極，環繞所述氮化鎵溝道層設置；源極，設于所述氮化鎵溝道層遠離所述氮化鎵襯底的一側；以及，漏極，設于所述氮化鎵襯底。本發明提出的靜電感應晶體管，使用氮化鎵制備襯底和溝道層，具有更大的禁帶寬度和耐高溫性，與弓形溝道配合，使得靜電感應晶體管具有較高的開關電流比，較低的導通損耗。

技術領域

本發明涉及半導體器件技術領域，特別涉及一種靜電感應晶體管及其制備方法。

背景技術

靜電感應晶體管SIT(Static Induction Transistor)誕生于1970年，它是一種結型場效應管單極型壓控器件。它具有輸入阻抗高、輸出功率大、開關特性好、熱穩定性好以抗輻射能力強等特點。SIT在結構設計上采用多單元集成技術，因而可制成高壓大功率器件。它不僅能工作在開關狀態，作為大功率電流開關，而且也可以作為功率放大器，用于大功率中頻發射機、長波電臺、差轉機、高頻感應加熱裝置以及雷達等方面。目前，SIT的產品已達到電壓1500V、電流300A、耗散功率3kW、截止頻率30～50MHz。

SIT具有以下的優點：①線性好、噪聲小。用SIT制成的功率放大器在音質、音色等方面均優于雙極型晶體管。②輸入阻抗高、輸出阻抗低，可直接構成OTL電路。③SIT是一種無基區晶體管，沒有基區少數載流子存儲效應，開關速度快。④它是一種多子器件，在大電流下具有負溫度系數，器件本身有溫度自平衡作用，抗燒毀能力強。⑤無二次擊穿效應，可靠性高。⑥低溫性能好，在-19℃下工作正常。⑦抗輻照能力比雙極晶體管高50倍以上。適合應用于噪聲要求較高的音頻前置放大電路中。被廣泛應用于高頻感應加熱設備、高音質音頻放大器、大功率中頻廣播發射機、空間技術等領域中,具有巨大的應用價值和廣闊的市場前景。然而，傳統靜電感應晶體管擊穿電壓低、開關電流比低、且器件的抗擊穿性能比較弱，不適合當前市場。

發明內容

本發明的主要目的是提出一種靜電感應晶體管及其制備方法，旨在提升靜電感應晶體管的開關電流比。

為實現上述目的，本發明提出一種靜電感應晶體管，包括：

氮化鎵襯底；

氮化鎵溝道層，設于所述氮化鎵襯底的一側，所述氮化鎵溝道層包括自所述氮化鎵襯底向遠離所述氮化鎵襯底方向延伸設置的主體部，和自所述主體部的側壁側向延伸的凸出部；

柵極，環繞所述氮化鎵溝道層設置；

源極，設于所述氮化鎵溝道層遠離所述氮化鎵襯底的一側；以及，

漏極，設于所述氮化鎵襯底。

可選地，所述靜電感應晶體管還包括第一絕緣層和第二絕緣層，所述第一絕緣層設于所述氮化鎵襯底的表面，且部分所述第一絕緣層填充于所述氮化鎵襯底和所述柵極之間，所述第二絕緣層設于所述第一絕緣層上，且環繞所述柵極設置；和/或，

所述柵極的材質為功函數大于4.8eV的金屬或合金；和/或，

所述凸出部的長度為0.1～1μm；和/或，

所述凸出部的厚度為0.5～2μm。

可選地，所述主體部設置有多個，多個所述主體部沿遠離所述氮化鎵襯底方向依次層疊設置，至少一個所述主體部上設有所述凸出部。

可選地，每一所述主體部及其上的凸出部的材質相同；

每一所述主體部的材質為N型摻雜的氮化鎵，且相鄰兩個所述主體部的摻雜濃度不同。

可選地，所述主體部的數量為兩個，且每一所述主體部的側壁設有一個所述凸出部；和/或，