本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域,特別是涉及一種AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
背景技術(shù):由于Si與GaAs為代表的前兩代半導(dǎo)體材料的局限性,第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料因?yàn)槠鋬?yōu)異的性能得到了飛速發(fā)展。GaN材料作為第三代半導(dǎo)體材料的核心之一,相比Si,GaAs和碳化硅(SiC)特殊之處在于其所具有極化效應(yīng)。利用這種特殊性能人們研制了AlGaN/GaN高電子遷移率晶體管,AlGaN/GaNHEMTs是以AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)材料為基礎(chǔ)而制造的GaN基微電子器件。AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)通過(guò)自發(fā)極化和壓電極化效應(yīng)在異質(zhì)結(jié)界面處形成高密度二維電子氣(twodimensionalelectrongas,2DEG),這種二維電子氣具有很高的遷移率,從而使AlGaN/GaNHEMTs具有很低的導(dǎo)通電阻。與傳統(tǒng)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)器件相比,AlGaN/GaNHEMTs具有高跨導(dǎo)、高飽和電流以及高截止頻率等優(yōu)良特性。而且,實(shí)驗(yàn)證明,GaN基HEMTs在1000K的高溫下仍然保持著良好的直流特性,從而為高溫環(huán)境應(yīng)用的系統(tǒng)提供了可靠高效的電子器件。HEMT器件按照零柵壓時(shí)器件的工作狀態(tài),可分為耗盡型(常開(kāi))和增強(qiáng)型(常關(guān))兩大類:柵壓為零時(shí)已存在導(dǎo)電溝道的器件,稱為耗盡型器件;相反,只有當(dāng)施加一定的正向柵壓才能形成導(dǎo)電溝道的器件,稱為增強(qiáng)型器件。傳統(tǒng)的耗盡型AlGaN/GaNHEMTs因?yàn)橐褂秘?fù)的開(kāi)啟電壓,這在射頻微波應(yīng)用中,使電路結(jié)構(gòu)顯得復(fù)雜化。因此有必要開(kāi)展增強(qiáng)型AlGaN/GaNHEMTs器件的研究,即讓器件的閾值電壓變?yōu)檎担瑢?shí)際應(yīng)用中只需要加一個(gè)正的偏壓即可以使其工作或夾斷。這樣可以消除負(fù)偏壓的電路設(shè)計(jì),使得電路簡(jiǎn)單化,減少了電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和制備的成本,對(duì)于大規(guī)模微波射頻電路應(yīng)用來(lái)說(shuō),其意義十分重大。目前,常見(jiàn)的槽柵增強(qiáng)型AlGaN/GaNHEMTs器件結(jié)構(gòu)如圖1所示,主要包括:半絕緣襯底7;位于半絕緣襯底上外延生長(zhǎng)的緩沖層6;位于緩沖層6表面外延生長(zhǎng)的GaN層5;位于GaN緩沖上異質(zhì)外延生長(zhǎng)的AlGaN層4,其中柵位置處有刻蝕形成的凹槽;位于AlGaN層上的源極1、柵極2、漏極3。槽柵增強(qiáng)型器件在制造的過(guò)程中由于AlGaN層的厚度以及槽柵刻蝕深度的準(zhǔn)確控制比較難,因此工藝重復(fù)性差,閾值電壓的可控性較差;另外,刻蝕損傷大,導(dǎo)致柵漏電流大等問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:為了滿足現(xiàn)階段對(duì)增強(qiáng)型AlGaN/GaNHEMTs器件的需求,本發(fā)明提供了一種新型的增強(qiáng)型AlGaN/GaNHEMTs結(jié)構(gòu)。解決方案如下:一種增強(qiáng)型AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管,包括半絕緣襯底、緩沖層、GaN層、AlGaN層、源極、柵極以及漏極;源極和漏極均通過(guò)歐姆接觸與GaN層、AlGaN層相連;其特殊之處在于:所述GaN層在靠近電極一側(cè)有一部分區(qū)域?yàn)镻型摻雜GaN,對(duì)應(yīng)于自源極至部分柵極所覆蓋的區(qū)域。具體來(lái)說(shuō),P型摻雜GaN寬度的要求就是要使柵極能夠覆蓋到P型摻雜GaN與2DEG的界面即可。當(dāng)然,厚度應(yīng)當(dāng)滿足在無(wú)柵壓情況下,器件不會(huì)開(kāi)啟(即漏電流低于設(shè)計(jì)者要求的值),這與具體的器件設(shè)計(jì)要求相關(guān)。GaN層中的P型摻雜GaN可以通過(guò)Mg或者其他可摻雜元素外延生長(zhǎng)形成,視摻雜效果和需求而定?;谏鲜鼋鉀Q方案,本發(fā)明還進(jìn)一步作如下優(yōu)化限定和改進(jìn):上述柵...