[发明专利]GaN基增强型功率晶体管

说明书

本公开提供了一种GaN基增强型功率晶体管，包括：衬底；缓冲层，形成于衬底之上；薄势垒层，形成于缓冲层之上，与缓冲层形成异质结；盖帽层，形成于薄势垒层之上；钝化层，形成于薄势垒层之上，用于恢复栅极区域之外的异质结中的二维电子气；源极和漏极分别形成于缓冲层的未设置有钝化层、薄势垒层和盖帽层的两端表面之上；栅极，形成于盖帽层之上。本公开利用薄势垒层异质结实现栅下二维电子气的本征耗尽，利用盖帽层与薄势垒层的负极化电荷进一步耗尽栅下异质结沟道中的二维电子气，从而实现高阈值的GaN基增强型功率晶体管，显著改善了P型栅极GaN基增强型功率晶体管的阈值稳定性。

技术领域

本公开涉及半导体技术领域，尤指一种GaN基增强型功率晶体管。

背景技术

虽然目前基于P型栅极GaN基增强型功率晶体管已经商业化，但是由于P型栅极的引入，在栅极GaN材料区域不可避免的引入杂质能级，加上空穴载流子的不充分注入问题，造成严重的栅极阈值不稳定性，严重影响P型栅极GaN基增强型功率晶体管的可靠性，降低了晶体管的功率转换效率。

发明内容

有鉴于此，本公开提供了一种GaN基增强型功率晶体管，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

根据本公开的实施例，提供了一种GaN基增强型功率晶体管，包括：

衬底；缓冲层，形成于衬底之上；薄势垒层，形成于缓冲层之上，与缓冲层形成异质结；盖帽层，形成于薄势垒层之上；钝化层，形成于薄势垒层之上，用于恢复栅极区域之外的异质结中的二维电子气；源极和漏极，分别形成于缓冲层的未设置有钝化层、薄势垒层和盖帽层的两端表面之上；以及栅极，形成于盖帽层之上。

优选地，薄势垒层的材料采用铝氮二元合金、铝镓氮三元合金、铝铟氮三元合金、铟镓氮三元合金、铝铟镓氮四元合金中的其中之一。

优选地，薄势垒层的厚度小于10nm。

优选地，盖帽层的材料采用非故意掺杂的GaN或者非故意掺杂的InGaN，其中，In组分介于0～100％之间。

优选地，盖帽层的厚度高于40nm。

优选地，栅极区域以外的盖帽层，全部或部分被刻蚀。

优选地，钝化层采用金属有机化合物化学气相沉积法、低压力化学气相沉积法、等离子体增强化学气相沉积法或原子层沉积法制备。

优选地，钝化层的材料采用氮化硅、二氧化硅或氮化铝。

在本公开的技术方案中，通过利用薄势垒层异质结实现栅下二维电子气的本征耗尽，利用盖帽层与薄势垒层的负极化电荷进一步耗尽栅下异质结沟道中的二维电子气，通过含有界面或体正电荷的钝化层来恢复栅极区域以外的异质结中的二维电子气，从而实现高阈值的GaN基增强型功率晶体管，有效避免了传统P型栅极GaN盖帽层的重掺杂和激活问题，显著改善了P型栅极GaN基增强型功率晶体管的阈值稳定性。

附图说明

图1为本公开一较佳实施例中GaN基增强型功率晶体管的结构示意图。

附图标记说明：

11-衬底       12-缓冲层     13-薄势垒层    14-盖帽层

15-钝化层     16-栅极       17-源极        18-漏极

19-二维电子气

具体实施方式

下面将结合实施例和实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。