高电子迁移率晶体管制造技术

本发明专利技术描述了一种高电子迁移率晶体管，该高电子迁移率晶体管包括多个场板。在第一实施方式中，HEMT包括：第一半导体材料和第二半导体材料，所述第一半导体材料和所述第二半导体材料被设置以形成一个异质结，在所述异质结处出现二维电子气；以及一个源极电极、一个漏极电极和一个栅极电极。所述栅极电极被设置以调节在所述源极电极和所述漏极电极之间所述异质结中的导电性。栅极具有一个漏极侧边缘。一个连接栅极的场板被设置在所述栅极电极的漏极侧边缘之上并且朝向漏极横向延伸。一个第二场板被设置在所述连接栅极的场板的漏极侧边缘之上并且朝向漏极横向延伸。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用根据35U.S.C.§119，本申请要求享有2013年12月27日提交的美国临时申请序列号61/921,140的优先权，该美国临时申请的全部内容以引用的方式纳入本文。
本专利技术涉及高电子迁移率晶体管，具体而言，涉及高电子迁移率晶体管的场板和其他部件的设计。
技术介绍
高电子迁移率晶体管(HEMT)——也被称为异质结场效应晶体管(HFET)——是包括一个充当晶体管沟道的异质结的场效应晶体管。在HEMT中，由栅极调节异质结沟道中“二维电子气”的导电性。尽管二十世纪七十年代后期专利技术了HEMT并且HEMT在一些应用(例如，毫米波切换)中取得了商业成功，但是一些HEMT(例如，用于功率电子设备的基于氮化镓的HEMT)的商业开发比期望的要慢。场板是通常是导电元件，其通常被用于更改半导体器件中的电场的轮廓。通常，场板被设计以减小半导体器件中的电场的峰值，因此改善了包括场板的器件的击穿电压和寿命。在HEMT(例如基于氮化镓的HEMT)中，人们认为场板本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种HEMT，包括：第一半导体材料和第二半导体材料，所述第一半导体材料和所述第二半导体材料被设置以形成一个异质结，在所述异质结处出现二维电子气；一个源极电极，一个漏极电极和一个栅极电极，所述栅极电极被设置以调节在所述源极电极和所述漏极电极之间所述异质结中的导电性，所述栅极具有一个漏极侧边缘；一个连接栅极的场板，被设置在所述栅极电极的漏极侧边缘之上并且朝向所述漏极横向延伸；以及第二场板，被设置在所述连接栅极的场板的漏极侧边缘之上并且朝向所述漏极横向延伸，其中在断开状态中并且在所述源极和所述漏极之间的电势差超过栅极摆幅的绝对值时，所述异质结在所述连接栅极的场板的漏极侧边缘附近的部分中的电荷载流子被...

【技术特征摘要】
2014.12.23 US 14/581,6451.一种HEMT，包括：
第一半导体材料和第二半导体材料，所述第一半导体材料和所述第二半导体材料被设
置以形成一个异质结，在所述异质结处出现二维电子气；
一个源极电极，一个漏极电极和一个栅极电极，所述栅极电极被设置以调节在所述源
极电极和所述漏极电极之间所述异质结中的导电性，所述栅极具有一个漏极侧边缘；
一个连接栅极的场板，被设置在所述栅极电极的漏极侧边缘之上并且朝向所述漏极横
向延伸；以及
第二场板，被设置在所述连接栅极的场板的漏极侧边缘之上并且朝向所述漏极横向延
伸，
其中在断开状态中并且在所述源极和所述漏极之间的电势差超过栅极摆幅的绝对值
时，所述异质结在所述连接栅极的场板的漏极侧边缘附近的部分中的电荷载流子被耗尽，
电荷载流子的耗尽有效地使在所述栅极电极的漏极侧边缘附近所述异质结中的横向电场
饱和。
2.根据权利要求1所述的HEMT，其中在所述源极和所述漏极之间的电势差介于所述栅
极摆幅的绝对值的2-5倍之间时，电荷载流子被耗尽。
3.根据权利要求1所述的HEMT，其中在所述源极和所述漏极之间的电势差介于所述栅
极摆幅的绝对值的3-4倍之间时，电荷载流子被耗尽。
4.根据权利要求1所述的HEMT，其中在断开状态中并且在所述源极和所述漏极之间的
电势差超过当所述异质结在所述连接栅极的场板的漏极侧边缘附近的所述部分中的电荷
载流子被耗尽时的电势差时，所述异质结在所述第二场板的漏极侧边缘附近的部分中的电
荷载流子被耗尽，电荷载流子的耗尽有效地使在所述连接栅极的场板的漏极侧边缘附近所
述异质结中的横向电场饱和。
5.根据权利要求4所述的HEMT，其中所述异质结在所述第二场板的漏极侧边缘附近的
部分中的电荷载流子被耗尽时的电势差介于所述异质结在所述连接栅极的场板的漏极侧
边缘附近的所述部分中的电荷载流子被耗尽时的电势差的三倍至五倍之间。
6.根据权利要求4所述的HEMT，其中在断开状态中：
所述异质结中的第一电场从所述连接栅极的场板的漏极侧边缘朝向漏极延伸；
所述异质结中的第二电场从所述第二场板的漏极侧边缘朝向源极延伸；以及
仅在所述源极和所述漏极之间的电势差超过当所述异质结在所述第二场板的漏极侧
边缘附近的部分中的电荷载流子被耗尽时所述源极和所述漏极之间的电势差时，所述第一
电场首次与所述第二电场重叠。
7.根据权利要求1所述的HEMT，还包括第三场板，所述第三场板被设置在所述第二场板
的漏极侧边缘之上并且朝向所述漏极横向延伸。
8.根据权利要求7所述的HEMT，其中，在断开状态中并且在所述源极和所述漏极之间的
电势差超过当所述异质结在所述第二场板的漏极侧边缘附近的部分中的电荷载流子被耗
尽时所述源极和所述漏极之间的电势差时，由于所述异质结和所述第三场板之间的竖向定
向的电压差，所述异质结在所述漏极附近的部分被耗尽。
9.根据权利要求7所述的HEMT，其中所述第三场板是连接源极的场板。
10.根据权利要求1所述的HEMT，其中，在断开状态中：
所述异质结中的第一电场从所述连接栅极的场板的漏极侧边缘朝向漏极延伸；
所述异质结中的第二电场从所述第二场板的漏极侧边缘朝向源极延伸；以及
仅在所述源极和所述漏极之间的电势差超过当所述异质结在所述第二场板的漏极侧
边缘附近的部分中的电荷载流子被耗尽时所述源极和所述漏极之间的电势差时，所述第一
电场首次与所述第二电场重叠。
11.根据权利要求10所述的HEMT，其中仅在所述源极和所述漏极之间的电势差处于所
述源极和所述漏极之间的电势差超过当所述异质结在所述第二场板的漏极侧边缘附近的
部分中的电荷载流子被耗尽时所述源极和所述漏极之间的电势差时，所述第一电场首次与
所述第二电场重叠。
12.根据权利要求1所述的HEMT，其中：
所述HEMT在所述第一半导体材料和所述第二半导体材料之上包括一个或多个绝缘材
料层；
一个载流子面密度在所述异质结处出现；以及
在以规定的运行参数长期运行之后达到一个稳定状态以后，所述绝缘材料层中每单位
面积的电荷缺陷的数目小于所述载流子面密度。
13.根据权利要求12所述的HEMT，其中所述绝缘材料层中每单位面积的电荷缺陷的数
目小于所述载流子面密度的10％。
14.根据权利要求1所述的HEMT，其中所述第一半导体材料是GaN且所述第二半导体材
料是AlGaN。
15.根据权利要求14所述的HEMT，其中所述栅极电极通过一个氮化铝硅层与所述第二
半导体材料层隔离。
16.一种HEMT，包括：
第一半导体材料和第二半导体材料，所述第一半导体材料和所述第二半导体材料被设
置以形成一个异质结，在所述异质结处出现二维电子气；
一个源极电极，一个漏极电极和一个栅极电极，所述栅极电极...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·库迪姆，J·拉姆德尼，L·刘，
申请(专利权)人：电力集成公司，
类型：发明
国别省市：美国;US