[发明专利]一种含高介电系数介质块的HEMT器件

说明书

一种含高介电系数介质块的HEMT器件，属于半导体技术领域。包括衬底、缓冲层、势垒层、栅极、源极和漏极，衬底上依次设置缓冲层和势垒层，势垒层与缓冲层接触的界面处形成二维导电沟道；源极和漏极分别设置在HEMT器件两侧且均与二维导电沟道形成欧姆接触；源极与漏极之间设置栅极，且栅极位于势垒层上与势垒层形成肖特基接触；势垒层上位于栅极与漏极之间的区域设置有多个高介电系数介质块，多个高介电系数介质块分别与栅极连接并沿栅漏方向延伸，栅极与多个高介电系数介质块形成梳指状结构，高介电系数介质块与漏极不直接连接且介电系数大于势垒层的介电系数。本发明提出的HEMT器件具有高击穿电压的特点，能够满足高工作电压和输出功率的应用。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，涉及一种高电子迁移率晶体管(HEMT)，具体涉及一种含高介电系数介质块的HEMT器件。

背景技术

在射频、功率集成电路领域，器件的频率、耐压、导通电阻等特性是决定电路特性的重要性能指标，目前随着功率集成电路的集成度不断提高，功率集成电路对电路及器件的各项特性的要求也越来越高。在射频功率器件中，由于HEMT(高电子迁移率晶体管)器件相比其它功率器件，具有超高速、低功耗、低噪声的特点(尤其在低温下)，极大的满足了超高速计算机及信号处理、卫星通信等用途上的特殊需求，故而HEMT器件受到广泛的重视。

射频、功率集成电路的迅速发展也越来越需要能够满足更高频率、更大耐压特性的功率器件。作为新一代微波及毫米波器件，HEMT器件无论是在频率、增益还是在效率方面都表现出无与伦比的优势。经过10年多的发展，HEMT已经具备了优异的微波、毫米波特性，已成为2—100GHz的卫星通信、射电天文、电子战略等领域中的微波毫米波低噪声放大器的主要器件。对于传统的HEMT器件而言，其器件的立体结构示意图如图1所示，从衬底往上依次为缓冲层和势垒层，缓冲层和势垒层形成二维电子气或二维空穴气。其中栅极位于势垒层上方与势垒层形成一个肖特基接触，源极和漏极与异质结4中的二维电子气或二维空穴气形成欧姆接触。HEMT通过栅极下面的肖特基势垒来控制异质结中的二维电子气或二维空穴气的浓度实现控制电流的。由于二维电子气或二维空穴气与处在势垒层中的杂质中心在空间上是分离的，则不受电离杂质散射的影响，故其迁移率很高。然而，在器件工作状态下，由于栅极与漏极之间的电场分布集中，容易在该区域生成电场峰，从而导致击穿电场降低，限制了HEMT器件的最大输出功率。

发明内容

针对上述传统HEMT存在的击穿电压低的不足之处，本发明提出了一种含高介电系数介质块的HEMT器件，可以有效提高HEMT器件的击穿电压，从而使本发明提出的HEMT器件能够满足更高工作电压和输出功率的应用。

本发明的技术方案为：

一种含高介电系数介质块的HEMT器件，包括衬底1、缓冲层2、势垒层3、栅极4、源极5和漏极6，所述衬底1上依次设置缓冲层2和势垒层3，所述势垒层3与缓冲层2接触的界面处形成二维导电沟道9；

所述源极5和漏极6分别设置在所述HEMT器件两侧且均与所述二维导电沟道9形成欧姆接触；

所述源极5与漏极6之间设置所述栅极4，且所述栅极4位于所述势垒层3上与所述势垒层3形成肖特基接触；

所述势垒层3上位于栅极4与漏极6之间的区域设置有多个高介电系数介质块7，所述多个高介电系数介质块7分别与所述栅极4连接并沿栅漏方向延伸，所述栅极4与所述多个高介电系数介质块7形成梳指状结构，所述高介电系数介质块7与所述漏极6不直接接触，所述高介电系数介质块7的介电系数大于所述势垒层3的介电系数。

具体的，所述多个高介电系数介质块7之间填充绝缘介质8。

具体的，所述高介电系数介质块7与所述栅极4通过介质层连接。

具体的，所述绝缘介质8向所述漏极6方向延伸，在所述高介电系数介质块7与漏极6之间的区域部分或全部填充绝缘介质8。