[发明专利]一种双异质结单极性晶体管的器件结构

说明书

本发明提供了一种双异质结单极性晶体管的器件结构，其特征在于，采用单极性输运的垂直器件结构，包括竖直布置的发射区、基区以及集电区，基区位于发射区及集电区之间，发射区与集电区可互换，发射区以及集电区采用AlGaN材料，基区采用GaN材料，基区的GaN材料与发射区及集电区的AlGaN材料形成两个背对背的肖特基结，从而形成AlGaN/GaN/AlGaN双异质结结构；发射极、基极以及集电极分别与发射区、基区以及集电区相连。本发明公开的是一种基于双异质结的垂直型器件，可实现常关型器件的特性，同时不易受表面电荷的影响。

技术领域

本发明涉及半导体器件，是一种基于氮化镓材料的双异质结单极性晶体管的器件结构。

背景技术

以氮化镓为代表的Ⅲ族氮化物材料具有大的禁带宽度，高电子饱和迁移率，高电子饱和漂移速度，高临界击穿电场等特点，被广泛应用于包括可见光发光二极管，异质结晶体管，紫外探测器，耐高压整流管，高温、高频、大功率器件在内的多个领域。

由III族氮化物形成的AlGaN/GaN异质结构可形成具有较高电子迁移率的导电沟道，因此在高电子迁移率晶体管HEMT方面有着很好的应用。但是这类HEMT器件为常开型器件，在作为功率器件使用时无法做到“失效-开路”的理想状态。同时，这一常开型器件需额外施加反向偏置才能使器件完全关断，而反向偏置的实现要求也相对较高，故给器件的广泛使用造成一定的困难。

针对该问题，目前已有一些解决思路，包括在栅级下增加介质层、将器件做成槽栅结构、制作钝化层、制作P型层结构等。目前已有的方案均围绕平面型器件展开，平面型器件易受到表面电荷的影响而存在稳定性方面的劣势。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于热电子发射原理的III族氮化物材料双异质结单极性晶体管，可以实现常关型器件的功能以及获得可变的电流放大倍数。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种双异质结单极性晶体管的器件结构，其特征在于，采用单极性输运的垂直器件结构，包括竖直布置的发射区、基区以及集电区，基区位于发射区及集电区之间，发射区与集电区可互换，发射区以及集电区采用AlGaN材料，基区采用GaN材料，基区的GaN材料与发射区及集电区的AlGaN材料形成两个背对背的肖特基结，从而形成AlGaN/GaN/AlGaN双异质结结构；发射极、基极以及集电极分别与发射区、基区以及集电区相连。

优选地，所述基区及所述发射区通过气相外延生长的方式获得。

本发明公开的是一种基于双异质结的垂直型器件，可实现常关型器件的特性，同时不易受表面电荷的影响。

附图说明

图1为GaN双异质结晶体管器件结构原理图；

图2为GaN双异质结晶体管能带图；

图3为GaN双异质结晶体管实施例；

图4为GaN双异质结晶体管基区/发射区异质结IV特性；

图5为GaN双异质结晶体管基区/集电区异质结IV特性；

图6为GaN双异质结晶体管输出特性；

图7为GaN双异质结晶体管α参数饱和特性。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。