The utility model discloses an enhanced GaN transistor gate based on nano channel, relates to the technical field of microelectronic devices. The model comprises a substrate layer and GaN buffer layer and AlGaN barrier layer, the gate dielectric layer, a passivation layer, a source electrode, a drain electrode and the gate electrode; AlGaN/GaN high electron mobility heterojunction etching rate below the transistor gate electrode formed nano channel, while nano channel area does not exist on both sides of the two-dimensional electron gas, the gate electrode is wrapped in the top and side walls of nano channel, because the gate electrode from the three directions of electronic channel modulation, grid control ability, can effectively suppress short channel effect. When the width of the nanoscale is very small, the two-dimensional electron gas in the channel is exhausted and the device is enhanced. Using grooved gate structure, nano channel and grooved gate work together to ensure that the device has larger nano channel width and reduced on resistance.
【技术实现步骤摘要】
基于纳米沟道的凹槽栅增强型GaN晶体管器件
本技术涉及微电子器件
,特别是涉及一种基于纳米沟道的凹槽栅增强型GaN晶体管器件。
技术介绍
宽禁带半导体材料GaN具有高临界击穿电场、高电子饱和速度、良好的热稳定性以及较强的抗辐射能力等优点,特别是AlGaN/GaN异质结构材料由于自发极化和压电极化效应具有极高的二维电子气浓度和电子迁移率,被认为是制备耐高温、抗辐射、高频大功率微波功率器件及高速、高压电力开关器件和抗辐射高速数字电路的优良材料。由于极化效应的存在,AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管通常为耗尽型器件,制备增强型器件比较困难,研究进展非常缓慢。耗尽型器件的应用具有局限性。首先,在射频功率应用方面,耗尽型器件必须采用负电压偏置栅极,要求设计独立的电源系统。其次,在电力开关应用方面,为了保证系统的总体安全性,耗尽型器件还要求负偏压系统的运行先于电源通电。此外,在高速数字电路应用方面,增强型器件是构成反相器的必备元件,而反相器是构成复杂数字系统的核心单元。因此,研制出高可靠性的增强型GaN晶体管具有非常重要的意义。目前,国际上对于增强型GaN器件的一种研究思路是通过在栅电极下方挖槽,使栅极下方的沟道二维电子气耗尽,沟道其余部分二维电子气浓度不变,从而实现增强型器件。但是,随着器件尺寸的不断缩小,栅长越来越短,传统平面结构的高电子迁移率晶体管的短沟效应越来越明显。2013年,Ki-SikIm等人制备出了单纳米沟道的增强型AlGaN/GaNMISFET,阈值电压为2.1V,该器件结构采用普通栅结构,为了实现增强型器件,纳米沟道宽度仅为50nm,而且纳 ...
【技术保护点】
一种基于纳米沟道的凹槽栅增强型GaN晶体管器件,自下而上包括衬底层(6)、GaN缓冲层(7)、AlGaN势垒层(8)、栅介质层(9)、钝化层(10)、源电极(1)、漏电极(2)和栅电极(3);其特征在于:所述AlGaN势垒层(8)和所述GaN缓冲层(7)形成AlGaN/GaN异质结,所述AlGaN势垒层(8)上方有凹槽,栅电极(3)位于凹槽内并且包裹在AlGaN/GaN异质结的上方和两侧,形成三维环栅结构;所述栅电极(3)下的AlGaN/GaN异质结具有纳米图形,形成纳米沟道(5);所述纳米沟道(5)两端具有沟道扩展区(4);所述栅介质层(9)位于所述栅电极(3)之下,所述源电极(1)和所述漏电极(2)之间,覆盖在所述AlGaN/GaN异质结顶部并包裹所述纳米沟道(5)的两个侧壁。
【技术特征摘要】
1.一种基于纳米沟道的凹槽栅增强型GaN晶体管器件,自下而上包括衬底层(6)、GaN缓冲层(7)、AlGaN势垒层(8)、栅介质层(9)、钝化层(10)、源电极(1)、漏电极(2)和栅电极(3);其特征在于:所述AlGaN势垒层(8)和所述GaN缓冲层(7)形成AlGaN/GaN异质结,所述AlGaN势垒层(8)上方有凹槽,栅电极(3)位于凹槽内并且包裹在AlGaN/GaN异质结的上方和两侧,形成三维环栅结构;所述栅电极(3)下的AlGaN/GaN异质结具有纳米图形,形成纳米沟道(5);所述纳米沟道(5)两端具有沟道扩展区(4);所述栅介质层(9)位于所述栅电极(3)之下,所述源电极(1)和所述漏电极(2)之间,覆盖在所述AlGaN/GaN异质结顶部并包裹所述纳米沟道(5)的两个侧壁。2.根据权利要求1所述的基于纳米沟道的凹槽栅增强型GaN晶体管器件,其特征在于:所述衬底层(6)为蓝宝石、SiC或GaN。3.根据权利要求1所述的基于纳米沟道的凹槽栅增强型GaN晶体管器件,其特征在于:所述GaN缓冲层(7)厚度为0.5-2.5um。4.根据权利要求1所述的基于纳米沟道的凹槽栅增强型GaN晶体管器件,其特征在于:所述AlGaN势垒层(8)厚度为10-20nm。5.根据权利要求1所述的基于纳米沟道的凹槽栅增强型GaN晶体管器件,...
【专利技术属性】
技术研发人员:周幸叶,冯志红,吕元杰,谭鑫,王元刚,宋旭波,徐鹏,
申请(专利权)人:中国电子科技集团公司第十三研究所,
类型:新型
国别省市:河北,13
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。