[发明专利]改善GaN HEMT器件散热性能的结构及布局

说明书

本发明公开了一种改善GaN HEMT器件散热性能的结构及布局，该结构包括：衬底；外延结构，制作于该衬底之上；源极，制作于该外延结构之上；漏极，制作于该外延结构之上；以及栅极，制作于该外延结构之上；其中，源极的宽度大于所述漏极的宽度，所述宽度表示在栅长方向上的尺寸。该结构通过将源电极尺寸做大，使得源电极相较于漏电极沿着栅长方向的尺寸增大，以增大金属的面积，使得多指器件源电极两侧的栅指间距增大，有利于平衡多指器件内部有源区的温度，当器件的布局需要多个单胞进行组合时，通过设计版图，将单胞之间用pad连接，利用金属的良好导热性，帮助器件散热。

技术领域

本公开属于半导体器件技术领域，涉及一种改善GaN HEMT器件散热性能的结构和布局。

背景技术

氮化镓作为第三代宽禁带半导体的典型代表，具有优良的物理和化学特性，非常适于研制高频、高压、高功率的器件和电路。GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)器件具有耐压高、输出功率密度高、耐高温以及工作频率高等特点，在军用和民用的微波功率领域有广泛的应用前景。

氮化镓基场效应晶体管的原理为：由于组成异质结的两种材料的禁带不同，在异质结界面处形成了势垒和势阱，由于极化效应或调制掺杂产生的自由电子，积累在非掺杂的氮化镓层靠近界面的三角形势阱中，形成二维电子气，由于使势阱中的这些电子与势垒中的电离杂质空间分离，大大降低了库伦散射，从而显著提高了材料的迁移率。研制成器件后，通过栅电极可以控制异质结界面处的二维电子气浓度，在一定的直流偏压下，可以对高频微波信号进行放大。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种改善GaN HEMT器件散热性能的结构和布局，以提升GaN HEMT器件的散热性能。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种改善GaN HEMT器件散热性能的结构，包括：衬底；外延结构，制作于该衬底之上；源极，制作于该外延结构之上；漏极，制作于该外延结构之上；以及栅极，制作于该外延结构之上；其中，源极的宽度大于所述漏极的宽度，所述宽度表示在栅长方向上的尺寸。

在本公开的一些实施例中，该改善GaN HEMT器件散热性能的结构为单胞多指栅器件，该单胞多指栅器件中源极和漏极尺寸不同，设置源极、栅极、漏极的尺寸满足：在不改变器件整体尺寸的情况下使得源极两边的栅极间距相同。

在本公开的一些实施例中，该改善GaN HEMT器件散热性能的结构还包括：漏极pad，该漏极pad与单胞多指栅器件中的每一个漏极均相连；以及栅极pad，该栅极pad与单胞多指栅器件中的每一个栅极均相连。

在本公开的一些实施例中，改善GaN HEMT器件散热性能的结构，还包括：通孔，该通孔从衬底背面打通，连接到源极背面；桥墩，该桥墩制作在源极上；以及桥面，该桥面制作在桥墩之上，将每个源极通过桥墩和桥面电学连接在一起。

在本公开的一些实施例中，桥墩为空气桥或者介质桥桥墩。

在本公开的一些实施例中，外延结构包括：依次层叠的成核层、缓冲层、高迁层、插入层、势垒层、以及盖帽层。

在本公开的一些实施例中，势垒层的材料为In_xAl_yGa_1-x-yN，铟组分为0≤x≤1，铝组分为0≤y≤1，厚度为10-30nm；所述盖帽层的材料为In_xGa_1-xN，铟组分为0≤x≤1，厚度为0-5nm。

在本公开的一些实施例中，源极和漏极的位置并不固定，漏极也可位于器件的左右两端。

根据本公开的另一个方面，提供了一种布局，包含本公开提到的任一种改善GaNHEMT器件散热性能的结构。