一种高电子迁移率晶体管（HEMT），包括：沟道层，包括第一半导体材料；沟道提供层，其包括第二半导体材料，并且向沟道层感应出二维电子气（2DEG）；源极电极和漏极电极，其在沟道提供层两侧形成；耗尽形成层，其在沟道提供层上形成，用于形成2DEG中的耗尽区；第一栅极电极，其在耗尽形成层上并且在源极电极和漏极电极之间形成；以及至少一个第二栅极电极，其在耗尽形成层上并且在源极电极和漏极电极之间形成，并且与第一栅极电极分开。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种高电子迁移率晶体管（HEMT）和驱动该HEMT的方法。HEMT包括：用于在沟道层内部感应出二维电子气（2DEG）的沟道提供层；在沟道提供层上形成的耗尽形成层；在耗尽形成层上并且在源极电极和漏极电极之间形成的第一栅极电极；以及在耗尽形成层上并且在源极电极和漏极电极之间形成的至少一个第二栅极电极。【专利说明】相关申请的交叉引用本申请要求2012年10月11日向韩国特许厅提交的韩国专利申请第10-2012-0113034号的权益，通过引用将其全部内容并入于此。
本公开涉及半导体器件及驱动半导体器件的方法，更具体地，涉及高电子迁移率晶体管(high electron mobility transistor,HEMT)和驱动高电子迁移率晶体管的方法。
技术介绍
各种电力变换系统(power transform system)要求通过其导通(ON)/截止(OFF)切换来控制电流流动的器件，即功率器件。电力变换系统的效率可以取决于电力变换系统中的功率器件的效率。目前商用的大多数功率器件是基于硅(Si)的功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)和绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。然而，由于硅的物理性质的限制、制造工艺的限制等等，很难增加基于硅的功率器件的效率。为了克服这些限制，已经进行了通过将II1- V族化合物半导体应用于功率器件以增加变换效率的研究和开发。与此相关联，使用化合物半导体的异质结结构的高电子迁移率晶体管(HEMT)引人注目。HEMT包括具有不同电极化(polarization)特性的半导体层。在HEMT中，具有相对高的极化性的半导体层可以向与其附接的另一半导体层感应出二维电子气(two-dimensional electron gas, 2DEG),该2DEG可以具有非常高的电子迁移率。
技术实现思路
提供了具有常断(normally-off)特性和高阈值电压的高电子迁移率晶体管(HEMT)、以及驱动该高电子迁移率晶体管的方法。其他方面将部分地在下面的描述中提出，将部分地从描述中显而易见，或者可以通过实践提出的实施例而习得。根据本专利技术一方面，一种高电子迁移率晶体管(HEMT)包括:包括第一半导体材料的沟道层；包括第二半导体材料并且向沟道层感应出二维电子气(2DEG)的沟道提供层；在沟道提供层两侧形成的源极电极和漏极电极；在沟道提供层上形成的耗尽形成层，其用于形成2DEG中的耗尽区；在耗尽形成层上并且在源极电极和漏极电极之间形成的第一栅极电极；以及至少一个第二栅极电极，其在耗尽形成层上并且在源极电极和漏极电极之间形成，并且与第一栅极电极分开。第二栅极电极可以是浮置电极，在向第一栅极电极施加第一栅极电压时向该浮置电极感应出第二栅极电压。第一栅极电极和第二栅极电极可以通过耗尽形成层彼此连接，以便经由耗尽形成层向第二栅极电极感应出第二栅极电压。可以在第一栅极电极和第二栅极电极之间形成例如条形形状的耗尽形成层。第二栅极电极和源极电极可以通过耗尽形成层彼此连接。可以在源极电极和第二栅极电极之间形成例如条形形状的耗尽形成层。可以形成涂覆层以便覆盖沟道提供层的上表面的至少一部分。涂覆层可以与耗尽形成层具有相同材料。在此情况下，涂覆层可以被形成为具有比耗尽形成层薄的厚度。可以经由沟道提供层的上表面向第二栅极电极感应出第二栅极电压。向第二栅极电极感应出的第二栅极电压可以由施加到第一栅极电极的第一栅极电压、第一栅极电极和第二栅极电极之间的间隙、以及第二栅极电极和源极电极之间的间隙来确定。HEMT的阈值电压可以由感应到第二栅极电极的第二栅极电压来确定。第一半导体材料可以是例如氮化镓(GaN)族材料，第二半导体材料可以是例如自氮化物中选出的至少一种，该氮化物包括从由铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)和硼(B)构成的组中选择的至少一种。耗尽形成层可以包括P型半导体材料。耗尽形成层可以包括II1-V族氮化物半导体材料。根据本专利技术另一方面，一种驱动上述的HEMT的方法包括:通过向第一栅极电极施加第一栅极电压，而向作为浮置电极的第二栅极电极感应出第二栅极电压。【专利附图】【附图说明】结合附图，这些和/或其他方面将从以下实施例描述中变得明显并且将更容易被理解，在附图中，图1是根据示例性实施例的高电子迁移率晶体管(HEMT)的透视图；图2是图1的HEMT的俯视图；图3是通过图2的II1- HF的截面图；图4是通过图2的IV -1V’的截面图；图5A到图5C图示了根据图1的HEMT中的第一栅极电压的沟道形成过程；图6是根据另一示例性实施例的HEMT的透视图；图7是图6的HEMT的截面图；图8是根据另一示例性实施例的HEMT的透视图；以及图9是图8的HEMT的截面图。【具体实施方式】现在将具体参考实施例，在附图中图示了实施例的示例，在附图中相似参考标记始终指代相似元件。组件的大小和厚度可能为了描述清楚而被夸大。在这点上，本实施例可以具有不同形式并且不应被解释为限于这里提出的描述。相应地，下面仅仅通过参考附图来描述实施例，以便解释本描述的各方面。如这里使用的，术语“和/或”包括相关联地列出项目的一个或多个中的任何一个和全部组合。当位于一列元素之后时，诸如“的至少一个”的表达修饰整列元素，不修饰该列中的单个元素。图1是根据示例性实施例的高电子迁移率晶体管(HEMT) 100的透视图，图2是图1的HEMT100的俯视图，图3是通过图2的II1-1II’的截面图，图4是通过图2的IV -1V’的截面图。参考图1到图4，在衬底(substrate) 110上形成沟道层112。衬底110可以包括例如蓝宝石(sapphire)、娃(Si)、碳化娃(SiC)或氮化镓(GaN)。然而,这仅仅是例示性的，衬底110可以包括其他各种材料。沟道层112可以包括第一半导体材料。该第一半导体材料可以是II1- V族化合物半导体材料，但不限于此。例如，沟道层112可以是GaN族材料层，具体地，可以是GaN层。在此情况下，沟道层112可以是未掺杂的GaN层，并且在一些情况下，沟道层112可以是掺有预定杂质的GaN层。尽管未示出，还可以在衬底110和沟道层112之间形成缓冲层(buffer layer)。形成缓冲层，以便通过缓和衬底110和沟道层112之间的晶格常数差和热膨胀系数差来防止沟道层112的可结晶性的降低。缓冲层包括自氮化物中选择的一种或多种材料，所述氮化物包括从由Al、Ga、In和B所构成的组中选择的至少一种，并且缓冲层可以具有单层结构或多层结构。例如，缓冲层可以包括从AIN、GaN, AlGaN, InGaN, Al InN或AlGaInN所构成的组中选择的至少一个。还可以在衬底110和缓冲层之间形成用于生成缓冲层的种子层(seedlayer)(未示出)。可以在沟道层112上形成沟道提供层(channel supply layer) 1140沟道提供层114可以向沟道层112感应出二维电子气(2DEG)。2DEG可以在沟道层112和沟道提供层114之间的界面下、在沟道层112中形成。沟道提供层114可以包括与形成沟道层112的第一半导体材料不同的第二半导体材料。第二半导体材料可以关于从极化特性、能带隙和晶格常数所构成的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高电子迁移率晶体管（HEMT），包括：沟道层，包括第一半导体材料；沟道提供层，其包括第二半导体材料，并且向沟道层感应出二维电子气（2DEG）；源极电极和漏极电极，其在沟道提供层两侧形成；耗尽形成层，其在沟道提供层上形成，用于形成2DEG中的耗尽区；第一栅极电极，其在耗尽形成层上并且在源极电极和漏极电极之间形成；以及至少一个第二栅极电极，其在耗尽形成层上并且在源极电极和漏极电极之间形成，并且与第一栅极电极分开。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：全佑彻，金钟燮，朴基烈，朴永焕，吴在浚，河种奉，申在光，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：
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