[发明专利]一种防栅极漏电流的MOS-HEMT

说明书

本发明公开了一种防栅极漏电流的MOS‑HEMT，其包括从下至上依次层叠设置的衬底、缓冲层、GaN层、AlGaN层，所述AlGaN层的上表面从左到右有依次设置有源极、介电层以及漏极，所述AlGaN层分别与所述漏极和所述源极形成欧姆接触，所述介电层上方设置有栅极，所述介电层为High‑k材料。本发明通过在AlGaN层与栅极之间设置由high K材料制成的介电层，抑制栅极电子直接穿隧到金属电极(或基板)的导电带，形成栅极漏电流，从而减少组件功率散逸及提高组件的稳定性。

技术领域

本发明涉及高电子移动率晶体晶体管(HEMT)领域，尤其涉及一种防栅极漏电流的MOS-HEMT。

背景技术

高电子移动率晶体管(High electron mobility transistor,HEMT)，也称调变掺杂场效应管(modulation-doped FET,MODFET)是场效应晶体管的一种，它使用两种具有不同能隙的材料形成异质结构，为载子提供通道。而近年来发展的氮化镓高电子移动率晶体管则凭借其良好的高频特性吸引了大量关注。高电子移动率晶体管可以在极高频下工作，因此在移动电话、卫星电视和雷达中应用广泛。AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)具有高频率、高温操作、高功率、宽能隙、高电场、高导热、高电子饱和速度以及高二维电子云浓度的特性，二维电子气(Two-dimensional electron gas,2DEG)是指电子气可以自由在二维方向移动，而在第三维上受到限制的现象。III族氮化物异质结构具有较大的自发性极化与压电效应，此异质结构沿着极性方向生长，在AlGaN/GaN的界面上形成三角形量子阱，也就是二维电子云(2DEG)。它是许多场效应器件(例如MOSFET、HEMT)工作的基础。氮化镓高电子迁移率晶体管可以应用于电源开关，高频率，高电流操作的应用。

可是现有AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)存在F-N穿隧(Fowler-NordheimTunneling)现象-电子容易从硅或门极金属的表面穿隧到氧化层的导电带上，形成栅极漏电流；尤其是薄膜厚度在几奈米以下时，穿透的机率将会大增。另外一种直接穿隧(directtunneling)的现象是随着组件尺寸的微缩，使得氧化层厚度(gate oxide thickness)也越做越薄，当栅极氧化层厚度小于4nm，在一个薄氧化层的组件上，施加一个较大的栅极偏压Vg，因此不不是正电压还是负电压，都容易会造成基板(或金属电极)的电子直接穿隧到金属电极(或基板)的导电带，形成栅极漏电流，进而增加组件功率散逸及降低组件的稳定性。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的是提供一种稳定性好的防栅极漏电流的MOS-HEMT。

本发明所采用的技术方案是：一种防栅极漏电流的MOS-HEMT，包括从下至上依次层叠设置的衬底、缓冲层、GaN层、AlGaN层，所述AlGaN层的上表面从左到右有依次设置有源极、介电层以及漏极，所述AlGaN层分别与所述漏极和所述源极形成欧姆接触，所述介电层上方设置有栅极，所述介电层为High-k材料。

进一步，所述介电层使用原子层沉积形成。

进一步，所述介电层的材料为HfO₂、MgO、TiO₂、Ga₂O₃、旋涂式介电材料、拓扑绝缘体中的任意一种。

进一步，所述缓冲层的材料为AlN或low temperature GaN。

进一步，所述AlGaN层的厚度小于25nm。

本发明的有益效果是：通过在AlGaN层与栅极之间设置由high K材料制成的介电层，抑制栅极电子直接穿隧到金属电极(或基板)的导电带，形成栅极漏电流，从而减少组件功率散逸及提高组件的稳定性。

附图说明的

图1是本发明的立面剖视图。