[发明专利]高电子迁移率晶体管

说明书

本发明描述了一种高电子迁移率晶体管，该高电子迁移率晶体管包括多个场板。在第一实施方式中，HEMT包括：第一半导体材料和第二半导体材料，所述第一半导体材料和所述第二半导体材料被设置以形成一个异质结，在所述异质结处出现二维电子气；以及一个源极电极、一个漏极电极和一个栅极电极。所述栅极电极被设置以调节在所述源极电极和所述漏极电极之间所述异质结中的导电性。栅极具有一个漏极侧边缘。一个连接栅极的场板被设置在所述栅极电极的漏极侧边缘之上并且朝向漏极横向延伸。一个第二场板被设置在所述连接栅极的场板的漏极侧边缘之上并且朝向漏极横向延伸。

相关申请的交叉引用

根据35 U.S.C.§119，本申请要求享有2013年12月27日提交的美国临时申请序列号61/921,140的优先权，该美国临时申请的全部内容以引用的方式纳入本文。

技术领域

本发明涉及高电子迁移率晶体管，具体而言，涉及高电子迁移率晶体管的场板和其他部件的设计。

背景技术

高电子迁移率晶体管(HEMT)——也被称为异质结场效应晶体管(HFET)——是包括一个充当晶体管沟道的异质结的场效应晶体管。在HEMT中，由栅极调节异质结沟道中“二维电子气”的导电性。

尽管二十世纪七十年代后期发明了HEMT并且HEMT在一些应用(例如，毫米波切换)中取得了商业成功，但是一些HEMT(例如，用于功率电子设备的基于氮化镓的HEMT)的商业开发比期望的要慢。

场板是通常是导电元件，其通常被用于更改半导体器件中的电场的轮廓。通常，场板被设计以减小半导体器件中的电场的峰值，因此改善了包括场板的器件的击穿电压和寿命。

在HEMT(例如基于氮化镓的HEMT)中，人们认为场板还减小了通常被称为“直流到射频分散”或“漏极电流崩塌”的寄生效应。在相对较高频率(例如，无线电频率)的运行期间，受此寄生效应影响的器件达到的漏极电流水平比在直流(dc)运行期间达到的漏极电流水平低。寄生效应被认为是由于界面状态的相对慢的响应时间引起的。

已经进行了对HEMT中的场板的长度的实验研究。例如，研究人员已经描述，在一些HEMT器件中，在连接栅极的场板朝向漏极延伸一定距离之后击穿电压接近一个最大值(即，“饱和”)。连接了栅极的场板进一步朝向漏极延伸超过饱和长度时击穿电压有很小的改善或没有改善。因为栅极的输入电容随着连接了栅极的场板接近漏极而增大，已经介绍，一旦达到饱和长度，就限制了连接栅极的场板朝向漏极的延伸。

发明内容

描述了包括场板的高电子迁移率晶体管。在第一实施方式中，HEMT包括：第一半导体材料和第二半导体材料，所述第一半导体材料和所述第二半导体材料被设置以形成一个异质结，在所述异质结处出现二维电子气(two-dimensional electron gas)；一个源极电极，一个漏极电极和一个栅极电极，所述栅极电极被设置以调节在所述源极电极和所述漏极电极之间所述异质结中的导电性(conduction)，所述栅极具有一个漏极侧边缘；一个连接栅极的场板，其被设置在所述栅极电极的漏极侧边缘之上(above)并且朝向漏极横向延伸；以及第二场板，其被设置在所述连接栅极的场板的漏极侧边缘之上并且朝向漏极横向延伸。