[发明专利]反向导通高迁移率晶体管

说明书

本发明公开了一种反向导通高迁移率晶体管，包括自下而上依次为衬底层、以及设置在衬底层上含有一个或多个二维电子气沟道的异质结结构层，异质结结构层上设置有相互分离的源极金属结构层、栅极金属结构层、漏极金属结构层、肖特基接触层；源电极、栅电极、漏电极分别制备在源极金属结构层、栅极金属结构层、漏极金属结构层，肖特基接触层与异质结结构层之间设置有若干P型半导体层，肖特基接触层与异质结结构层环绕P型半导体层之间形成肖特基接触，肖特基接触层与源极金属结构层连接。源电极与肖特基接触层连接，图案化P型半导体区域形成结势垒，以分配高阻断电压和低泄漏电流的电场，从而使得单一器件具有高反向导电能力和低反向导电压降能力。

技术领域

本发明涉及半导体功率器件技术领域，特别涉及一种反向导通高迁移率晶体管。

背景技术

HEMT(High Electron Mobility Transistor)，高电子迁移率晶体管。这是一种异质结场效应晶体管，又称为调制掺杂场效应晶体管(MODFET)、二维电子气场效应晶体管(2-DEGFET)、选择掺杂异质结晶体管(SDHT)等。HEMT的基本结构就是一个调制掺杂异质结,高迁移率的二维电子气(2-DEG)存在于调制掺杂的异质结中，这种2-DEG不仅迁移率很高，而且在极低温度下也不冻结，则HEMT有很好的低温性能,可用于低温研究工作(如分数量子Hall效应)中。二维电子气可以用GaAs、GaN、Ga₂O₃等III-V族化合物体系构建，III-V族化合物是化学元素周期表中的IIIA族元素硼、铝、镓、铟、铊和VA族元素氮、磷、砷、锑、铋组成的化合物。HEMT是电压控制器件，栅极电压Vg可控制异质结势阱的深度，则可控制势阱中2-DEG的面密度，从而控制着器件的工作电流。例如，对于GaAs体系的HEMT，通常其中的n-AlxGa1-xAs控制层应该是耗尽的(厚度一般为数百nm,掺杂浓度为10⁷～10⁸/cm3)。若n-AlxGa1-xAs层厚度较大、掺杂浓度又高，则在Vg＝0时就存在有2-DEG,为耗尽型器件，反之则为增强型器件(Vg＝0时Schottky耗尽层即延伸到i-GaAs层内部)；但该层如果厚度过大、掺杂浓度过高,则工作时就不能耗尽,而且还将出现与S-D并联的漏电电阻。总之，对于HEMT，主要是要控制好宽禁带半导体层--控制层的掺杂浓度和厚度，特别是厚度。又如GaN材料具有较强的极化效应，极化方向上生长的AlGaN/GaN异质结的界面由于极化效应形成高浓度和高电子迁移率的二维电子气(2DEG)，使得AlGaN/GaN异质结构场效应晶体管(HFETs)具有极低的导通电阻，非常适合制作功率开关器件。由于GaN属于宽禁带半导体，其工作温度可达500℃以上。因此，基于GaN材料的HEMT器件及其集成电路能够工作于超高频(毫米波)、超高速领域，正得到广泛的应用。

目前，GaN HEMT器件及其他异质结场效应晶体管，具有正向导通特性，无法实现反向二极管导通特性，在实际应用中必须反并联一个二极管，从而增加系统成本。因此需要对现有GaN HEMT器件结构进一步优化。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种反向导通高迁移率晶体管，能够在单一器件实现晶体管的反向导通能力，结构简单且易于实现。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种反向导通高迁移率晶体管，包括自下而上依次为衬底层、以及设置在所述衬底层上含有一个或多个二维电子气沟道的异质结结构层，所述异质结结构层上设置有相互分离的源极金属结构层、栅极金属结构层、漏极金属结构层、肖特基接触层；源电极、栅电极、漏电极分别制备在所述源极金属结构层、栅极金属结构层、漏极金属结构层，所述肖特基接触层与所述异质结结构层之间设置有若干P型半导体层，所述肖特基接触层与所述异质结结构层环绕所述P型半导体层之间形成肖特基接触，所述肖特基接触层与所述源极金属结构层连接。

进一步的，所述源极金属结构层、所述漏极金属结构层与所述异质结结构层之间n型欧姆接触，所述栅极金属结构层与所述异质结结构层之间是欧姆接触或肖特基接触。