[发明专利]增强型氮化镓基晶体管及其制备方法、电子装置

说明书

本申请实施例提供的增强型氮化镓基晶体管及其制备方法、电子装置。增强型氮化镓基晶体管，包括层叠设置的衬底、功能层和晶体管层。晶体管层包括掺杂帽层、栅极、源极和漏极。掺杂帽层、源极和漏极均与功能层的表面接触且彼此隔离，掺杂帽层位于源极和漏极之间。栅极设置在掺杂帽层的远离功能层的表面。掺杂帽层中具有至少一个掺杂区域，且掺杂区域的上表面为掺杂帽层朝向栅极的表面的至少一部分。掺杂区域的上表面与栅极的下表面相接触。其中，栅极的下表面为栅极朝向掺杂帽层的表面。本申请实施例提供一种增强型氮化镓基晶体管及其制备方法、电子装置，能降低器件的栅极漏电，提高栅压摆幅。

技术领域

本申请实施例涉及电子技术领域，尤其涉及一种增强型氮化镓基晶体管及其制备方法、电子装置。

背景技术

氮化镓(Gallium Nitride，GaN)基材料作为半导体材料，具有禁带宽度大、临界击穿电场高、电子饱和和漂移速度高，以及化学性质稳定等特点，在微电子和光电子领域应用广泛。基于氮化镓基材料的高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistor，HEMT)具有高击穿电压、低导通电阻、高工作频率以及器件体积小等特点，已成为高功率开关器件的常用材料。功率开关器件一般为增强型(Enhancement-Mode，E-mode)器件，这是为了避免关断耗尽型器件所需的负栅压供电，进而实现更加安全的开关操作。

目前，制作增强型器件的方法主要有刻蚀凹栅结构、栅下F离子注入处理或栅下形成P型帽层。其中，栅下形成P型帽层包括形成栅下P型InGaN帽层或形成栅下P型AlGaN帽层。栅下形成的P型帽层具有高阈值电压的优点，其中，高阈值电压增强型特性更稳定，控制起来更容易，因此，P型帽层在增强型器件的制作中应用较为广泛。

但是，当P型帽层增强型器件导通时，在正向栅压偏置下肖特基结处于反偏状态，会产生栅极泄露电流，降低器件的栅压摆幅。

发明内容

本申请实施例提供一种增强型氮化镓基晶体管，能够降低器件的栅极漏电，并提高栅压摆幅。此外，本申请还提供了应用该增强型氮化镓基晶体管的电子装置和该增强型氮化镓基晶体管的制备方法。

第一方面，本申请实施例提供一种增强型氮化镓基晶体管，包括层叠设置的衬底、功能层和晶体管层。衬底位于功能层的一侧，晶体管层位于功能层背离衬底的一侧。晶体管层包括掺杂帽层、栅极、源极和漏极，掺杂帽层、源极和漏极均与功能层的表面接触且彼此隔离，掺杂帽层位于源极和漏极之间。栅极设置在掺杂帽层的远离功能层的表面。

掺杂帽层中具有至少一个掺杂区域，且掺杂区域的上表面为掺杂帽层朝向栅极的表面的至少一部分，掺杂区域的上表面与栅极的下表面相接触，其中，栅极的下表面为栅极朝向掺杂帽层的表面。由于栅极的下表面与掺杂区域的上表面相接触，当栅极施加电压时，在电场的作用下，与栅极接触的掺杂区域向掺杂帽层发生载流子扩散，在掺杂帽层内形成耗尽区，直至掺杂区域与掺杂帽层合并，合并后的掺杂帽层和掺杂区域将栅极表面的电流通道夹断，从而降低栅极漏电，提高栅压摆幅，进而提高了增强型氮化镓基晶体管的可靠性。

在第一方面的一种可能的实施方式中，掺杂区域为N型高浓度掺杂区，掺杂帽层为P型帽层。当栅极施加电压时，N型高浓度掺杂区和P型帽层形成PN结，在该增强型氮化镓基晶体管正向导通时，N型高浓度掺杂区和P型帽层形成PN结能将栅极表面的电流通道夹断，从而降低栅极漏电，提高栅压摆幅，进而提高了增强型氮化镓基晶体管的可靠性。

在第一方面的一种可能的实施方式中，掺杂区域的上表面与栅极的部分下表面相接触，或者，掺杂区域的上表面的边缘与栅极的下表面的边缘重合。

在掺杂帽层中形成的掺杂区域的上表面只要与栅极的一部分下表面相接触，或者，掺杂区域的上表面的至少部分边缘与栅极的下表面的至少部分边缘重合，与栅极接触的掺杂区域即可向掺杂帽层扩散。这样，不需要在注入掺杂或者扩散掺杂以形成掺杂区域时，精确控制形成掺杂区域的形状和位置，节省了形成掺杂区域的时间。