[实用新型]一种氮化镓高电子迁移率晶体管

说明书

技术领域

本实用新型涉及化合物半导体器件技术领域，一种氮化镓高电子迁移率晶体管。

背景技术

第三代半导体氮化镓因击穿场强高、抗辐照性能好、耐高温工作而获得学界和业界越来越多的关注。目前，GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）因其特有的高电子迁移率、高二维电子气面密度、高击穿电场、高功率输出密度，被视为下一代射频/微波功率放大器的首选技术。

GaN HEMT为三端子器件，分为栅、源、漏三个电极。载流子在漏压的驱使下由源电极向漏电极输运，形成漏电流，而栅极是调控漏电流大小的核心手段。现有技术仅仅通过栅极电压去影响沟道载流子输运，器件输出电流调控方式单一。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种氮化镓高电子迁移率晶体管。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种氮化镓高电子迁移率晶体管，包括氮化镓外延结构、源电极、漏电极和两个栅电极；所述的源电极和漏电极分别与氮化镓外延结构形成欧姆连接，所述的两个栅电极均位于源电极和漏电极之间，两个栅电极均包括总线和与总线连接的多个分支线，所述的总线与氮化镓外延结构形成肖特基接触，分支线的四周采用介质包裹并深入至氮化镓外延结构的沟道层，同时两个栅电极的分支线呈叉指状排布。

进一步地，所述的氮化镓外延结构从下至上依次包括AlN成核层、GaN缓冲层和沟道层、AlN插入层、AlGaN势垒层和GaN帽层。

进一步地，所述的一种氮化镓高电子迁移率晶体管还包括位于氮化镓外延结构底部的衬底。

进一步地，所述的介质为SiN介质。

本实用新型的有益效果是：本实用新型在源漏电极之间制作两个栅电极，每个栅电极均由总线和分支线构成，两个栅电极的分支线图形分别呈叉指状排布，并且在器件纵深方向上深入至沟道层以下。通过两个栅极分支线的交叉设计，使得相邻的、分属于不同栅极的分支线构成许多平板电容，这时候如果两个栅极之间存在较大的电压差，便可驱动沟道载流子在两个由分支线构成的电容极板之间运动，形成电容“充放电”过程，使得沟道中正常的由源向漏运动的载流子被分流。两个栅电极之间的电压差越大，被分流的沟道载流子比例越高，如此，便在单一栅压调控沟道载流子的基础上再额外引入了栅压差这一调控因素，使得栅对沟道载流子的调控手段更加丰富、更加有效，有利于实现器件更加灵活的工作。

附图说明

图1为本实用新型的结构平面示意图；

图2所示是图1中A-A’面的横截面示意图；

图3所示是图1中B-B’面的横截面示意图；

图中，1-氮化镓外延结构，2-源电极，3-漏电极，4-第一栅电极，4-1-第一栅电极总线，4-2-第一栅电极分支线，5-第二栅电极，5-1-第二栅电极总线，5-2-第二栅电极分支线，6-介质，7-隔离区域，8-GaN帽层；9-AlGaN势垒层；10-AlN插入层；11-GaN缓冲和沟道层；12-AlN成核层；13-衬底。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案：

为了在栅压之外引入调控漏电流的第二变量，本实施例设计一种新的GaN HEMT结构：器件具有两个栅极，而每个栅极又分为总线和分支线，两栅的分支线呈叉指状排布，并且深入到氮化镓沟道层以下，分支线金属和外延结构之间存在SiN介质。相邻的两个栅分支线分属于不同栅极，与其间的SiN介质和外延结构构成一个典型的平板电容结构，一旦两栅之间存在一个电压差，便会在垂直于电容极板方向产生电场，诱发沟道载流子沿着电场反方向运动，而该电场方向与正常的沟道载流子输运方向正好垂直，故而会对沟道载流子的正常输运产生分流作用，从而达到调控漏电流的目的，也即实现了栅压之外的影响沟道载流子输运的第二变量：两栅之间的电压差。