[发明专利]一种金属半导体场效应晶体管

说明书

本发明涉及一种金属半导体场效应晶体管，包括：衬底层；第一缓冲层，第二缓冲层，外延层，沟道层，第三缓冲层，电极层；电极层包括源电极层、栅电极层和漏电极层；源电极层包括源电极和源极帽层，栅电极层包括栅电极和第三缓冲层，漏电极层包括漏电极和漏极帽层；栅电极层和源电极层、漏电极层之间设置有凹槽。本发明在不引入额外的栅漏电容的情况下提高了器件的输出电流，且本发明在不增加制造工艺难度的情况下改善器件的直流和交流特性。通过采用多层缓冲层结构，提升外延层的结构质量。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种金属半导体场效应晶体管。

背景技术

随着无线通信技术的飞速发展，对大功率微波应用的需求日益迫切。近年来，金属半导体场效应晶体管在微波频段通信和雷达器件中获得了广泛的应用，电路和系统的性能得以不断的提升。

当前，提高器件功率密度的和工作频率的方法是研究的热点，通常采用的方法有两种，一种是采取终端处理技术，改善电极边缘区域的电场分布，使器件具有更大的耐高压能力，进而提升器件的输出功率；另一种方法是在通过对沟道层的结构和参数进行优化来改善耗尽层在沟道层中的分布，进而减小沟道层的电阻和栅电容，提高器件的输出电流和工作频率。然而在研究中发现，这两种方法还是存在一些不足，比如，器件的特征频率和最高震荡频率下降，结构复杂制造受制造工艺的制约等。

此外，为了改善外延层结构的结晶度及其表面形貌，通常在基底层上生长一层缓冲层来实现，但现有技术中的单层缓冲层上形成的外延层结构之间通常由于晶格常数差异过大导致形成的外延层结构的晶体体缺陷密度非常高。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种金属半导体场效应晶体管。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种金属半导体场效应晶体管，包括：

衬底层；

第一缓冲层，所述第一缓冲层设置于所述沉底层上；

第二缓冲层，所述第二缓冲层设置于所述第一缓冲层上；

外延层；设置于所述第二缓冲层上；

沟道层；设置于所述外延层上；

第三缓冲层；设置于所述沟道层；

电极层；所述电极层包括源电极层、栅电极层和漏电极层；所述源电极层包括源电极和源极帽层，所述源极帽层设置于所述沟道层上，且源电极设置于所述源极帽层上；所述栅电极层包括栅电极和所述第三缓冲层，所述栅电极设置于所述第三缓冲层上；所述漏电极层包括漏电极和漏极帽层，所述漏极帽层设置于所述沟道层上，所述漏电极设置于所述漏极帽层上；

所述栅电极层和所述源电极层、所述漏电极层之间设置有凹槽。

在本发明的一个实施例中，所述第一缓冲层的材质为Al_xIn_yGa_1-x-yN，其中，x≥0，y≥0，1≥x+y≥0。

在本发明的一个实施例中，所述第二缓冲层的材质为未掺杂的GaN。

在本发明的一个实施例中，所述外延层的材质为掺杂Al或In的GaN。

在本发明的一个实施例中，所述第三缓冲层的材质为掺杂Al或In的GaN，所述第三缓冲层的掺杂浓度大于所述外延层的掺杂浓度。

在本发明的一个实施例中，所述第一缓冲层的厚度为

在本发明的一个实施例中，所述第二缓冲层的厚度为

在本发明的一个实施例中，所述源极帽层和所述漏极帽层的材质由所述第三缓冲层的材质注入磷离子形成。