[实用新型]一种具有多重栅极结构的晶体管

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体器件，特别是涉及一种具有多重栅极结构的晶体管。

背景技术

场效应晶体管是利用控制输入回路的电场效应来控制输出回路电流的一种半导体器件。由于氮化镓(GaN)材料具有好的散热性能、高的击穿电场、高的饱和速度，氮化镓场效应晶体管在大功率高频能量转换和高频微波通讯等方面有着远大的应用前景。习知的GaN基晶体管，是利用AlGaN/GaN的异质结构形成二维电子气层(2-DGE)，在源极和漏极之间通过改变栅极加压控制二维电子气的电子浓度，从而控制晶体管的工作状态。根据工作方式的不同，GaN基晶体管又分为增强型和耗尽型。

在目前的增强型氮化镓(GaN)晶体管中，不论是使用硅(Si)，碳化硅(SiC)或氮化镓(GaN)衬底，因其在高电流与高电压的状态下操作,如何抑制栅极旁因高电压产生的强电场导致的崩压现象是众多研究单位所研究的主题。目前常使用的解决方案为使用栅极与源极电场板,此类结构经过适当的金属电场板与介电层交错而成,一般使用钨(W),镍(Ni),钼(Mo)作为常被使用的接触金属而电场板金属则多为金(Au)，铝(Al)等，但其结构较为复杂,且需使用多层光罩,工艺复杂且可靠性较低。另一个作法则是使用P-GaN或P-AlGaN的Cap层，利用P-GaN或P-AlGaN使氮化镓组件之栅极与肖特基层为P-N接面，从而达到增强型的效果，也对栅极旁电场的降低有所帮助，但其降低效果有限，难以达到实际使用需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术之不足，提供一种具有多重栅极结构的晶体管。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有多重栅极结构的晶体管，包括由下至上依次层叠的衬底、缓冲层、GaN形成的沟道层及AlGaN或InAlGaN形成的势垒层，势垒层上设置有源极及漏极；于势垒层上所述源极和漏极之间设置有若干子栅极，该些子栅极由所述源极向漏极方向分立间隔排布以形成多重栅极结构，且栅极接触层与势垒层间形成接触面。

优选的，该些子栅极于所述源极和漏极之间等距离间隔的平行排布。

优选的，由所述源极向所述漏极方向该些子栅极的长度依次递增。

优选的，该些子栅极的长度由0.1～5μm递增至0.5～10μm，且各子栅极依次比前一子栅极的长度增加10～100％。

优选的，还包括一设置于所述势垒层上方并至少覆盖所述源极、漏极和各子栅极部分表面的钝化层，所述钝化层是SiO₂、SiN、Al₂O₃、Hf₂O或绝缘类钻碳。

优选的，所述源极、漏极和各子栅极顶端分别设置有加厚电极，所述加厚电极选自Ti/Au、Ti/Al、Ti/Pt/Au或Cr/Au的多金属层。

优选的，所述各子栅极于所述栅极接触层和相应的加厚电极之间还设置有接触电极层，所述接触电极层是Ti、Ni、Cu、Al、Pt、W、Mo、Cr或Au。

优选的，所述势垒层于所述栅极区域下凹形成若干与所述各子栅极一一对应的沟槽，所述各子栅极分别设置于所述沟槽上。

本实用新型的有益效果是：

1.以p型Al_1-xGa_xN或p型In_1-y-zGa_yAl_zN型作为栅极，与势垒层形成p-n接触面而提高势垒，进而提高阈值电压，实现增强型工作的目的，同时将单一栅极设计成由多个分立的子栅极间隔排列形成的多重栅极结构，多个子栅极并联后外接电路，使p-n结的空乏区得以延伸，电位线密集度因此下降，可以有效的分散电场，从而有效抑制栅极旁产生的强电场导致的崩压现象，亦使该增强型晶体管具有较佳的电流阻断能力。

2.由源极向漏极方向子栅极的长度依次递增后，可以有效将原本集中于栅极旁集中之电力线平均分散，使材料内部电场分布较为均匀，可承受较大的崩溃电压。

3.制程简单，无特殊工艺要求，可控性强，适于实际生产应用。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例之结构示意图；

图2为本实用新型第二实施例之结构示意图。

具体实施方式