一种常闭型氮化镓/氮化铝镓基HEMT器件的制作方法

文档序号:16093538发布日期:2018-11-27 23:18阅读:596来源:国知局

本申请涉及半导体器件技术领域,特别涉及一种常闭型氮化镓/氮化铝镓基HEMT器件。



背景技术:

由于氮化镓HEMT(High Electron Mobility Transistor,高电子迁移率晶体管)的沟道层和势垒层之间二维电子气的存在,导致氮化镓HEMT是一种常开型器件。

为了实现所述氮化镓HEMT器件的常闭性,即只有在栅极存在正向偏压时导通。现有技术中通常采用以下两种结构设计:

第一种结构是p型氮化镓/氮化铝镓覆盖的HEMT,图2是所述第一种结构的HEMT器件的结构示意图;

第二种结构是具有绝缘栅极介电层的凹嵌式栅极MIS-HEMT,图3是所述第二种结构的器件的结构示意图。

但是p型氮化镓/氮化铝镓覆盖的HEMT通常在漏电流可接受的范围内(小于10nA/mm)的栅极电压的范围更小。

现有技术中至少存在如下问题:现有的p型氮化镓/氮化铝镓覆盖的HEMT通常在漏电流可接受的范围内(小于10nA/mm)的栅极电压的范围更小。



技术实现要素:

本申请实施例的目的是提供一种常闭型氮化镓/氮化铝镓基HEMT器件,以降低漏电流,并增加栅极电压在漏电流可接受范围内的范围。

本申请实施例提供一种常闭型氮化镓/氮化铝镓基HEMT器件是这样实现的:

一种常闭型氮化镓/氮化铝镓基HEMT器件,包括异质结构和与所述异质结构连接的源极、漏极和栅极,所述异质结构包括:

作为沟道层的第一半导体层;

所述第一半导体层上形成有作为势垒层的第二半导体层;

所述第二半导体层和所述栅极之间形成有p型半导体层,所述第一半导体层和所述第二半导体层之间形成有二维电子气,所述二维电子气在所述p型半导体层正下方消失;

所述p型半导体层与所述栅极之间插入有栅极介电层。

优选实施例中,所述栅极介电层的材料组成是任意氧化物或任意氮化物。

优选实施例中,所述栅极的组成材料为纯金属材料或合金材料。

优选实施例中,所述p型半导体层的组成材料为氮化镓或氮化铝镓。

优选实施例中,所述p型半导体层中的空穴浓度大于1×1017cm-3

优选实施例中,所述器件还包括衬底,所述衬底和所述异质结构之间还分布设置有缓冲层。

优选实施例中,所述第一半导体层的材料组成包括氮化镓,所述第二半导体层的材料组成包括氮化铝镓。

优选实施例中,所述源极和所述漏极与所述第二半导体层之间形成欧姆接触。

优选实施例中,所述衬底的组成材料包括硅、蓝宝石、碳化硅、氮化镓、氮化铝中的任意一种或两种以上的组合。

优选实施例中,所述缓冲层的组成材料包括氮化镓或氮化铝镓。

利用本申请实施例提供的一种常闭型氮化镓/氮化铝镓基HEMT器件,可以通过在所述p型半导体层与所述栅极之间插入有栅极介电层,形成一种p型氮化镓/氮化铝镓MIS-HEMT器件结构,可以有效降低漏电流的同时还可以增加所述器件在漏电流可接受的范围内(小于10nA/mm)的栅极电压的范围。另一方面,对于凹嵌式栅极MIS-HEMT结构,需要找到合适的逸出功小于5eV的金属材料形成肖特基势垒栅,从而实现漏电流的降低,而采用本申请所述器件结构,就可以减少这方面的负担。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一个实施例提供的一种常闭型氮化镓/氮化铝镓基HEMT器件的结构示意图;

图2是现有的p型氮化镓/氮化铝镓覆盖的HEMT器件的结构示意图;

图3是现有的具有绝缘栅极介电层的凹嵌式栅极MIS-HEMT器件的结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供一种常闭型氮化镓/氮化铝镓基HEMT器件。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本申请保护的范围。

图1是本申请所述一种常闭型氮化镓/氮化铝镓基HEMT器件的结构示意图。

具体的,如图1所述,本申请提供的一种常闭型氮化镓/氮化铝镓基HEMT器件的一种实施例可以包括异质结构和与所述异质结构连接的源极、漏极和栅极,所述异质结构可以包括:

作为沟道层的第一半导体层1;

所述第一半导体层1上形成有作为势垒层的第二半导体层2;

所述第二半导体层2和所述栅极之间形成有p型半导体层3,所述第一半导体层1和所述第二半导体层2之间形成有二维电子气4,所述二维电子气4在所述p型半导体层3正下方消失;

所述p型半导体层3与所述栅极之间插入有栅极介电层5。

本例中,所述栅极介电层5的材料组成是任意氧化物或任意氮化物。

本例中,所述栅极的组成材料为纯金属材料或合金材料。

本例中,所述p型半导体层3的组成材料为氮化镓或氮化铝镓。

本例中,所述p型半导体层3中的空穴浓度大于1×1017cm-3

本例中,所述器件还包括衬底7,所述衬底7和所述异质结构之间还分布设置有缓冲层6。

本例中,所述第一半导体层1的材料组成包括氮化镓,所述第二半导体层2的材料组成包括氮化铝镓。

本例中,所述源极和所述漏极与所述第二半导体层2之间形成欧姆接触。

本例中,所述衬底7的组成材料包括硅、蓝宝石、碳化硅、氮化镓、氮化铝中的任意一种或两种以上的组合。

本例中,所述缓冲层6的组成材料包括氮化镓或氮化铝镓。

利用上述实施例提供的一种常闭型氮化镓/氮化铝镓基HEMT器件的实施方式,可以通过在所述p型半导体层与所述栅极之间插入有栅极介电层,形成一种p型氮化镓/氮化铝镓MIS-HEMT器件结构,可以有效降低漏电流的同时还可以增加所述器件在漏电流可接受的范围内(小于10nA/mm)的栅极电压的范围。另一方面,对于凹嵌式栅极MIS-HEMT结构,需要找到合适的逸出功小于5eV的金属材料形成肖特基势垒栅,从而实现漏电流的降低,而采用本申请所述器件结构,就可以减少这方面的负担。

本说明书中的各个实施例采用递进的方式描述,各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

虽然通过实施例描绘了本申请,本领域普通技术人员知道,本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神,希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本申请的精神。

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