一种氮化镓高电子迁移率晶体管制造技术

本申请适用于晶体管技术领域，提供了一种氮化镓高电子迁移率晶体管。氮化镓高电子迁移率晶体管包括衬底、氮化铝成核层、铝镓氮势垒层及钝化层；钝化层中设置有与铝镓氮势垒层相接触的源极、漏极及栅极；氮化镓高电子迁移率晶体管还包括氮化铝缓冲层和N

【技术实现步骤摘要】
一种氮化镓高电子迁移率晶体管


[0001]本申请属于晶体管
，尤其涉及一种氮化镓高电子迁移率晶体管。

技术介绍

[0002]氮化镓高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistor，GaN HEMT)不仅具有氮化镓(GaN)材料禁带宽度大、临界击穿电场高、电子饱和漂移速度高、耐高温、抗辐射以及化学稳定性良好等优异特性，同时GaN材料可以与铝镓氮(AlGaN)等材料形成具有高浓度和高迁移率的二维电子气(Two
‑
dimensional Electron Gas，2DEG)沟道，因此GaN HEMT适合应用在高压、大功率以及高温等场景中，是最具应用潜力的晶体管之一。
[0003]然而，传统的GaN HEMT的击穿电压较低，这样会限制GaN HEMT的应用场景，导致GaN HEMT的适用范围较小。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请实施例提供了一种氮化镓高电子迁移率晶体管，以解决传统的氮化镓高电子迁移率晶体管的击穿电压较低，导致氮化镓高电子迁移率晶体管的适用范围较小的技术问题。
[0005]本申请实施例提供一种氮化镓高电子迁移率晶体管，包括衬底以及设置在所述衬底上，且沿远离所述衬底的方向依次排列的氮化铝成核层、铝镓氮势垒层及钝化层；所述氮化铝成核层与所述衬底相接触，所述铝镓氮势垒层与所述钝化层相接触；所述钝化层中设置有与所述铝镓氮势垒层相接触的源极、漏极及栅极；其特征在于，所述氮化镓高电子迁移率晶体管还包括：
[0006]氮化铝缓冲层，位于所述氮化铝成核层与所述氮化镓缓冲层之间，所述氮化铝缓冲层与所述氮化铝成核层相接触，且所述氮化铝缓冲层与所述氮化镓缓冲层的接触面为包括N个阶梯的阶梯式结构；
[0007]N
‑
1个浮空场环，设置在所述钝化层中远离所述铝镓氮势垒层的一侧，且每个所述浮空场环位于一个所述阶梯在所述钝化层的映射区内。
[0008]可选的，第i个所述阶梯与所述氮化镓缓冲层的第一侧之间的距离小于第i+1个所述阶梯与所述氮化镓缓冲层的第一侧之间的距离；所述氮化镓缓冲层的第一侧为所述氮化镓缓冲层中远离所述氮化铝成核层的一侧，1≤i≤N
‑
1。
[0009]可选的，所述N
‑
1个浮空场环分别位于第二个所述阶梯在所述钝化层的映射区至第N个所述阶梯在所述钝化层的映射区内。
[0010]可选的，所述源极和所述栅极均位于第一个所述阶梯在所述钝化层的映射区内。
[0011]可选的，所述漏极位于第N个所述阶梯在所述钝化层的映射区内。
[0012]可选的，所述源极与所述铝镓氮势垒层形成欧姆接触。
[0013]可选的，所述漏极与所述铝镓氮势垒层形成欧姆接触。
[0014]可选的，所述栅极与所述铝镓氮势垒层形成肖基特接触。
[0015]可选的，所述氮化铝缓冲层的极化作用强于所述氮化镓缓冲层的极化作用。
[0016]可选的，所述氮化镓高电子迁移率晶体管还包括二维电子气，所述二维电子气位于所述氮化镓缓冲层和所述铝镓氮势垒层之间。
[0017]实施本申请实施例提供的氮化镓高电子迁移率晶体管具有以下有益效果：
[0018]本申请实施例提供的氮化镓高电子迁移率晶体管，包括衬底、氮化铝成核层、铝镓氮势垒层、钝化层、源极、漏极以及栅极，其中，氮化铝成核层、铝镓氮势垒层以及钝化层设置在衬底上，且沿远离衬底的方向依次排列，氮化铝成核层与衬底相接触，铝镓氮势垒层与钝化层相接触，源极、漏极及栅极设置在钝化层中并与铝镓氮势垒层相接触。该氮化镓高电子迁移率晶体管还包括氮化铝缓冲层和N
‑
1个浮空场环，其中，氮化铝缓冲层位于氮化铝成核层与氮化镓缓冲层之间，氮化铝缓冲层与氮化铝成核层相接触，且氮化铝缓冲层与氮化镓缓冲层的接触面为包括N个阶梯的阶梯式结构，使得该氮化镓高电子迁移率晶体管的载流子束缚能力更强，泄露电流更小，同时能够使电场分布均匀，并分散漏极处的电场聚集；N
‑
1个浮空场环设置在钝化层中远离铝镓氮势垒层的一侧，且每个浮空场环位于一个阶梯在钝化层的映射区内，能够降低氮化镓高电子迁移率晶体管的泄露电流，同时使电场分布均匀。如此，通过降低该氮化镓高电子迁移率晶体管的泄露电流以及均匀该氮化镓高电子迁移率晶体管的电场分布，能够提高该氮化镓高电子迁移率晶体管的击穿电压，进而扩大了氮化镓高电子迁移率晶体管的适用范围。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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。
[0020]图1为本申请实施例提供的一种传统的非极性面GaN HEMT的结构示意图；
[0021]图2为本申请实施例提供的一种GaN HEMT的结构示意图；
[0022]图3为本申请另一实施例提供的一种传统的P型栅GaN HEMT的结构示意图；
[0023]图4为本申请另一实施例提供的一种GaN HEMT的结构示意图。
具体实施方式
[0024]需要说明的是，本申请实施例使用的术语仅用于对本申请的具体实施例进行解释，而非旨在限定本申请。在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或多于两个，“至少一个”、“一个或多个”是指一个、两个或两个以上。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
[0025]在本说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都
意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
[0026]GaN HEMT为异质结结构，通过在氮化镓层上气相淀积或分子束外延生长铝镓氮层，形成铝镓氮/氮化镓异质结，当无外加应力条件时，氮化镓晶体内的正负电荷中心发生分离，在沿极轴的方向上产生极化现象，这种现象称为氮化镓的自发极化效应。在外加应力下，由于晶体受到应力产生晶格形变，使得内部正负电荷发生分离，在晶体内部形成电场，导致晶体表面感应出极化电荷，发生压电效应。由于压电极化和自发极化电场方向相同，在电场作用下使得异质结界面交界处感应出极化电荷。由于铝镓氮材料具有比氮化镓材料更宽的带隙，在到达平衡时，异质结界面交界处能带发生弯曲，造成导带和价带的不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氮化镓高电子迁移率晶体管，包括衬底以及设置在所述衬底上，且沿远离所述衬底的方向依次排列的氮化铝成核层、氮化镓缓冲层、铝镓氮势垒层及钝化层；所述氮化铝成核层与所述衬底相接触，所述铝镓氮势垒层与所述钝化层相接触；所述钝化层中设置有与所述铝镓氮势垒层相接触的源极、漏极及栅极；其特征在于，所述氮化镓高电子迁移率晶体管还包括：氮化铝缓冲层，位于所述氮化铝成核层与所述氮化镓缓冲层之间，所述氮化铝缓冲层与所述氮化铝成核层相接触，且所述氮化铝缓冲层与所述氮化镓缓冲层的接触面为包括N个阶梯的阶梯式结构；N
‑
1个浮空场环，设置在所述钝化层中远离所述铝镓氮势垒层的一侧，且每个所述浮空场环位于一个所述阶梯在所述钝化层的映射区内。2.根据权利要求1所述的氮化镓高电子迁移率晶体管，其特征在于，第i个所述阶梯与所述氮化镓缓冲层的第一侧之间的距离小于第i+1个所述阶梯与所述氮化镓缓冲层的第一侧之间的距离；所述氮化镓缓冲层的第一侧为所述氮化镓缓冲层中远离所述氮化铝成核层的一侧，1≤i≤N
‑
1。3.根据权利要求2所述的氮化镓高电子迁移率晶体管，其特征在于，所述N<...

【专利技术属性】
技术研发人员：李孟泽，刘杰，黄汇钦，
申请(专利权)人：深圳天狼芯半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：