[发明专利]表现双耗尽的高电子迁移率晶体管及其制造方法

说明书

技术领域

示例实施例涉及功率装置，更具体地讲，涉及一种高电子迁移率晶体管(HEMT)及其制造方法。

背景技术

高电子迁移率晶体管(HEMT)包括具有不同带隙的半导体。在HEMT中，具有不同带隙的半导体结合在一起。在HEMT中，具有相对宽的带隙的半导体用作施主(donor)。这样的具有相对宽的带隙的半导体在具有相对窄的带隙的半导体中形成二维电子气(2DEG)。在HEMT中，所述2DEG可用作沟道。结果，在HEMT中沟道与施主空间上分开，这样电子载流子可以具有高迁移率。HEMT具有异质结结构，因此，HEMT也是公知的异质结场效应晶体管(HFET)。

HEMT不仅可用于提高电子载流子的迁移率，也可用作作为功率装置的具有实质上高的击穿电压的晶体管。HEMT包括具有相对宽的带隙的半导体(例如，化合物半导体)。因此，HEMT的击穿电压可以高。

可通过n掺杂具有相对宽的带隙的材料或通过使用极化材料来形成2DEG。

在半导体装置中，由于耗尽而产生空间电荷。这样，电场会集中在栅极处。相似地，在HEMT中，栅极与漏极之间的2DEG在截止操作过程中去除，空间电荷保留，且电场由于空间电荷集中在栅极处。由于电场在栅极处集中，HEMT的击穿电压会减小。

发明内容

示例实施例涉及一种功率装置，更具体地讲，涉及高电子迁移率晶体管(HEMT)及其制造方法。

提供的是高电子迁移率晶体管(HEMT)，该高电子迁移率晶体管(HEMT)能够防止电场在栅极处集中，并具有更均匀的电场分布。提供的是制造该HEMT的方法。

附加方面在下面的描述中部分地阐述，部分地通过描述将是明显的，或可通过提出的示例实施例的实践学到。

根据示例实施例，一种高电子迁移率晶体管(HEMT)包括在具有不同极化性(或极性)的多个半导体层上的源极、栅极和漏极，其中，双耗尽区域存在于源极和漏极之间。

在多个半导体层中的具有相对低的极化性(或极性)的半导体层可包括二维电子气(2DEG)和二维空穴气(2DHG)中的至少一种。

多个半导体层可包括上材料层、中间材料层和下材料层，其中，中间材料层的极化性(或极性)可不同于上材料层的极化性(或极性)和下材料层的极化性(或极性)。

下材料层可包括2DEG沟道，上材料层包括2DHG沟道。

上材料层可包括2DEG沟道，下材料层可包括2DHG沟道。

2DEG沟道可形成在中间材料层的与上材料层接触的表面上，2DHG沟道可形成在中间材料层的与下材料层接触的表面上。

2DEG沟道可形成在中间材料层的与下材料层接触的表面上，2DHG沟道可形成在中间材料层的与上材料层接触的表面上。

中间材料层可以是单材料层或多材料层。

多个半导体层可包括上材料层、中间材料层和下材料层，栅极和漏极可在上材料层上且彼此分开地设置。

源极可在上材料层上。

源极可直接接触2DHG沟道，并接触上材料层的侧表面。

绝缘层可设置在上材料层和栅极之间。

根据示例实施例，HEMT包括：中间材料层，在下材料层上；上材料层和漏极，在中间材料层上方；栅极，在中间材料层和上材料层中的至少一个上；源极，在中间材料层和上材料层中的至少一个上，其中，中间材料层的极化性(或极性)不同于上材料层的极化性(或极性)和下材料层的极化性(或极性)，双耗尽区域存在于栅极和漏极之间。

上材料层和漏极可接触中间材料层，源极可与栅极分开地设置，且源极可设置在中间材料层或上材料层上。

栅极和源极可形成在上材料层上。

栅极和源极可形成在中间材料层上。栅极的侧表面可接触上材料层。

栅极可与上材料层欧姆接触，栅极和中间材料层可形成肖特基接触。

栅极可包括第一栅极和第二栅极。

第一栅极可与上材料层欧姆接触。第二栅极可与第一栅极和上材料层欧姆接触，并可与中间材料层形成肖特基接触。

源极和漏极中的至少一个可接触下材料层的侧表面。

绝缘层可设置在栅极与中间材料层和上材料层中的至少一个之间。

上材料层和漏极可在中间材料层上彼此分开地设置。

源极可设置在上材料层上。

源极可直接接触2DHG沟道，并可接触上材料层的侧表面。

附图说明

通过下面结合附图对示例实施例进行描述，这些和/或其它方面将变得明显和更容易理解，其中：

图1至图3是根据示例实施例的用于描述高电子迁移率晶体管(HEMT)的基本机理的剖视图；