[发明专利]氮化物半导体器件、多尔蒂放大器和漏极压控放大器

说明书

技术领域

本发明一般地涉及化合物半导体器件，并且更具体地，涉及将GaN氮化物半导体或者含GaN作为主要成分的氮化物半导体用于电子沟道层的高功率化合物半导体器件。

背景技术

GaN具有3.4eV的大带隙(bandgap)，并且传统上被用于蓝光发光二极管和激光二极管。另一方面，由于其大的击穿电压以及大的饱和电子速度，GaN被认为是执行高电压操作或高输出操作所需的半导体器件的十分有前景的材料。因此，针对诸如将GaN用于电子沟道层的HEMT之类的FET，正在进行密集的研究。具体地，通过将具有GaN电子沟道层的高电压HEMT用于放大器，期望实现高效率的操作。

专利参考文献1

日本特开专利申请2000-252458

专利参考文献2

日本专利申请2002-500626

专利参考文献3

日本特开专利申请2003-535481

非专利专利参考文献1

H.Kawai et al.，Electronics Letters 19th March 1998，Vol.34，No.6，pp.592-593

非专利专利参考文献2

J.Nikaido，et al.，A Highly Uniform and Reliable AlGaN/GaN HEMT，www.gaasmantech.org/Digests 2005/2005papers 8.1pdf(2007年6月21日检索)

发明内容

根据一个方面，提供了一种氮化物半导体器件，其包括：衬底；堆叠(stacked)半导体结构，该堆叠半导体结构形成在所述衬底上，并且包括无掺杂氮化物半导体的电子沟道层和在所述电子沟道层上外延地形成的n型氮化物半导体的电子供应层，所述n型氮化物半导体的电子亲合势(electron affinity)小于所述无掺杂氮化物半导体的电子亲合势，并且二维电子气被沿着与所述电子供应层的界面而形成在所述电子沟道层中；栅电极，其对应于沟道区域而形成在所述堆叠半导体结构上；以及源电极和漏电极，其分别在所述栅电极的第一侧和第二侧，以与所述堆叠半导体结构相欧姆接触地形成在所述堆叠半导体结构上，所述堆叠半导体结构在所述衬底和所述电子沟道层之间包括连续地并且外延地形成的n型导电层和包含Al的阻挡层。

附图说明

图1是示出多尔蒂(Doherty)放大器的构造的电路图；

图2是示出漏极压控放大器的构造的电路图；

图3是对图1的Doherty放大器的操作进行说明的示图；

图4是对图2的漏极压控放大器的操作进行说明的示图；

图5是示出根据本发明相关技术的GaN-HEMT的构造的示图；

图6是对图5的GaN-HEMT的问题进行说明的示图；

图7是对图5的GaN-HEMT的问题进行说明的另一示图；

图8是对图5的GaN-HEMT的问题进行说明的另一示图；

图9是示出根据本发明第一实施例的GaN-HEMT的构造的示图；

图10是示出图9的GaN-HEMT的能带结构的示图；

图11是与比较示例相比较地示出图9的GaN-HEMT中的空载电流(idling current)的时间变化的示图；

图12是对本发明的功能进行说明的示图；

图13是示出根据图11的比较示例(I)的GaN-HEMT的构造的示图；

图14是示出根据图11的比较示例(II)的GaN-HEMT的构造的示图；

图15是对本发明的效果进行说明的示图；

图16是示出根据本发明第二实施例的GaN-HEMT的能带结构的示图；

图17是示出根据本发明第三实施例的GaN-HEMT的能带结构的示图；以及

图18是示出根据本发明第四实施例的GaN-HEMT的构造的示图。

具体实施方式

随着用于蜂窝电话基站的放大器被设计用于WiMAX(全球微波接入互操作性)，出现了对前所未有的高效率的需求。为了实现所期望的高效率，研究对图1中示出的Doherty放大器或者图2中示出的漏极压控放大器的使用。

参考图1，Doherty放大器具有第一信号路径A和第二信号路径B，第一信号路径A包括载波放大器(在下文中称作“主放大器”)1A和1/4波长线路2A，第二信号路径B包括1/4波长线路1B和峰值放大器(在下文中称作“辅助放大器”)2B。