[发明专利]一种具有沟槽源极场板的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管

说明书

本发明公开了一种具有沟槽源极场板的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管，包括源极、漏极、栅极、钝化层、势垒层、沟道层、缓冲层、衬底和沟槽源极场板；其中，所述沟槽源极场板位于钝化层中，所述沟槽源极场板与源极相连，所述沟槽源极场板位于源极与栅极之间或者栅极与漏极之间。本发明在器件工作时受到HPM应力在栅极出现耦合电压时，减小栅极处的电流，减小由于HPM应力产生的高电压和高电流造成的高温，提高器件发生烧毁的耦合电压，延迟器件发生烧毁的时间，提高器件抗HPM加固特性。

技术领域

本发明涉及半导体抗高功率微波损伤加固器件，主要是一种具有沟槽源极场板的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管。

背景技术

随着半导体技术的飞速发展，以硅(Si)、锗(Ge)为代表的第一代半导体材料和以砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)等为代表的第二代半导体材料已经广泛应用于现代社会的各个方面。但是现代电子设备对微波功率晶体管的工作频率和功率密度等方面的要求越来越高，从上个世纪九十年代开始，以氮化镓(GaN)等为典型代表的第三代半导体材料逐渐兴起，并在随后的二十多年中逐渐成为半导体材料研究领域的热点，其相关的器件研究也取得了重大突破。GaN HEMT作为射频功率放大器被认为具有极高的发展潜力，而作为无线系统的核心部件，其性能直接影响着整个系统。随着应用条件越来越苛刻，其可靠性问题也受到越来越多的重视。在射频应用领域，GaN HEMT器件易受到高功率微波(HPM)的作用在器件内部出现大电压造成器件温度的上升，导致器件烧毁。当HEMT器件栅极因为HPM应力耦合产生大的电压时，会在栅源之间和栅漏之间出现大电流，这个电流与耦合电压相互作用产生的热量导致器件温度上升。

发明内容

本发明提出了一种具有沟槽源极场板的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管，以解决现有GaN HEMT器件存在的问题。

实现本发明目的的技术方案为：一种具有沟槽源极场板的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管，包括衬底，设置在衬底上的缓冲层，设置在缓冲层上的沟道层，设置在沟道层上的势垒层，设置在势垒层上的钝化层，设置在势垒层和钝化层一端的源极，设置在势垒层和钝化层另一端的漏极，设置在钝化层中的栅极，嵌在钝化层且表面与钝化层表面齐平的沟槽源极场板，所述沟槽源极场板与源极相连，所述沟槽源极场板位于源极(201)和栅极之间或者栅极(202)和漏极之间。

优选地，当沟槽源极场板位于栅极与漏极之间时，栅极与沟槽源极场板距离为L_GF，范围为0μmL_GF≤L_GD-W_FP，其中，L_GD为栅极与漏极距离，W_FP为沟槽源极场板长度，沟槽源极场板长度W_FP范围为0μmW_FPL_GD；

当沟槽源极场板位于源极与栅极之间时，栅极与沟槽极场板距离为L_GF，范围为0μmL_GF≤L_SG-W_FP，其中，L_SG为源极(201)和栅极之间的距离，W_FP为沟槽源极场板长度，沟槽源极场板的长度范围为0μmW_FPL_SG。

优选地，所述沟槽极场板厚度H_FP范围为0μmH_FP≤T_Pass，式中，T_Pass为钝化层的厚度。

优选地，所述沟槽极场板与势垒层之间的距离L_FA范围为0μm≤L_FAT_Pass-H_FP，式中，T_Pass为钝化层的厚度，H_FP为沟槽极场板厚度。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：