[实用新型]高电子迁移率晶体管HEMT器件

说明书

技术领域

本公开涉及HEMT器件。

背景技术

具有异质结构(特别是由氮化镓(GaN)和氮化铝镓(AlGaN)制成的异质结构)的高电子迁移率晶体管(HEMT)是本领域已知的。例如，HEMT器件由于其高击穿阈值而被赏识用作功率开关。另外，HEMT的导电沟道中的高电流密度使得能够实现导电沟道的低通态电阻(R_ON)。

为了有利于在高功率应用中使用HEMT，已经引入了凹陷栅极HEMT。

该类型的器件的问题在于在开关操作期间由于通态电阻(R_ON)的增加而导致的电流的急剧减小。在断态下的高电压偏置(400V-600V)之后的R_ON值上的暂时增加被认为是由在沟道中、在缓冲层中或在表面处对电荷载流子的过度捕获引起的。

为了减轻该问题，采用了各种解决方案。

由美国马萨诸塞州剑桥市麻省理工学院微系统技术实验室的D.Jin等人发表的题为“通过齐纳捕获诱发的在高电压GaN MIS-HEMT中的总电流崩塌”(“Total current collapse in High-Voltage GaN MIS-HEMTs induced by Zener trapping”)的文献描绘了一种在沟道的外延生长的阶段期间对缺陷进行控制的方法和“场板”结构的适当设计。然而，该方法未解决上述问题并要求对生长阶段进行控制，这对HEMT的工业生产的成本具有影响。

由安森美半导体公司的P.Moens等人发表的题为“关于碳掺杂对650V GaN功率器件的动态Ron和断态漏电流的影响”(“On the Impact of Carbon-Doping on the Dynamic Ron and Off-state Leakage Current of 650V GaN Power Devices”)的文献提出在缓冲层的水平面处利用碳原子对HEMT的半导体主体的掺杂分布进行优化可以提供对上述问题的解决方案。然而，诸如碳原子等的杂质的存在本身可能是对载流子的进一步捕获和R_ON劣化的原因。

2013年由J.Würfl等人发表的题为“关于具有改进的高电压动态开关性质的GaN功率晶体管的技术”(“Techniques towards GaN power transistors with improved high voltage dynamic switching properties”)的文献讨论了对于GaN功率器件中的动态开关的限制，并提出了用于通过修改HEMT的缓冲层的结构来改进以高电压进行快速开关的技术。然而，上述问题并未得到解决。

实用新型内容

本公开的至少一些实施例提供了一种HEMT器件，该HEMT器件是根据现有技术所提出的那些方案的替代方案，并克服了上面所陈述的缺点。

根据本公开的至少一个实施例，一种HEMT器件包括：

半导体主体，包括异质结结构，该异质结结构形成HEMT器件的主导电沟道；

在半导体主体上的电介质层；

在一个方向上彼此对齐的栅极电极、漏极电极和源极电极，其中漏极电极面向栅极电极的第一侧延伸，并且源极电极面向栅极电极第二侧延伸，第二侧在所述一个方向上与第一侧相对；以及

辅助沟道层，该辅助沟道层在异质结结构之上在栅极电极与漏极电极之间延伸，与漏极电极电接触，与栅极电极间隔开，并且形成用于在源极电极与漏极电极之间流动的电荷载流子的除了主导电沟道之外的导电路径。

在一个实施例中，所述辅助沟道层是具有N型掺杂的氮化镓的层。

在一个实施例中，所述辅助沟道层包括：氮化镓的第一层，具有被包括在5％与30％之间的铝浓度；和氮化铝镓的第二层，具有被包括在10％与40％之间的铝浓度，所述氮化铝镓的第二层在所述氮化镓的第一层之上延伸。

在一个实施例中，所述异质结结构包括：第一材料的沟道层和第二材料的势垒层，所述势垒层在所述沟道层之上延伸，所述第一材料和所述第二材料具有不同的带隙；且所述势垒层包括：

第一中间层，包括具有被包括在10％与40％之间的铝浓度的氮化铝镓，以及

第二中间层，所述第二中间层在所述第一中间层之上延伸，并且包括具有被包括在5％与30％之间的铝浓度的氮化铝镓。

在一个实施例中，所述HEMT器件进一步包括场板，所述场板在所述电介质层之上延伸并且至少部分地与所述辅助沟道层竖直重叠。