[发明专利]带有耦合场板的高电子迁移率晶体管

说明书

本发明提出了一种带有耦合场板的高电子迁移率晶体管，包括：衬底；衬底上方设有缓冲层；缓冲层上方设有沟道层；沟道层上方设有源电极、漏电极和势垒层，且源电极和漏电极位于势垒层的两端，势垒层位于源电极和漏电极的中间；势垒层上方设有介质层和栅电极；其特征在于，在所述栅电极与漏电极之间的介质层表面设置有若干耦合场板，每一个耦合场板上方设有一个耦合电极，所有耦合电极通过金属互连线与源电极相互连接。该结构可以通过耦合电极以及耦合场板的尺寸设计改变耦合场板的耦合电位，进而改变耦合场板对横向电场的调节作用，优化器件的横向电场分布，提高器件的横向耐压能力。

技术领域

本发明涉及功率半导体器件领域，更具体的说，是涉及一种适用于高压应用的带有耦合场板的高电子迁移率晶体管。

背景技术

具有异质结构（特别是由氮化镓和氮化镓铝制成的异质结构）的高电子迁移率晶体管（HEMT）具有电子迁移率高和临界电场大的特点，因而具有击穿电压高、导通电阻小和开关速度快的优点，可以提高电源管理系统的效率，降低电源管理系统的体积，在功率半导体领域有广阔的应用前景。

由于异质结构的高电子迁移率晶体管中形成P型掺杂区域的技术难度大、成本高，功率半导体领域中的超级结技术和埋层技术无法应用于HEMT器件，因此，场板技术成为优化HEMT器件电场分布，提高HEMT器件击穿电压的主要技术。采用传统源极场板技术的高电子迁移率晶体管结构如图1所示，由于传统源极场板采用源电极形成，其电位为固定的源极电位，导致源极场板末端存在较大的横向电场锋值，栅电极与漏电极之间的势垒层中横向电场分布很不均匀，使得器件的横向耐压能力低，器件的击穿电压远小于理论值。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提出了带有耦合场板的高电子迁移率晶体管，该器件中的耦合场板可以调节栅电极与漏电极之间势垒层中的横向电场分布，提高器件的横向耐压能力。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明公开了一种带有耦合场板的高电子迁移率晶体管，包括：衬底；衬底上方设有缓冲层；缓冲层上方设有沟道层；沟道层上方设有源电极、漏电极和势垒层，且源电极和漏电极位于势垒层的两端，势垒层位于源电极和漏电极的中间；势垒层上方设有介质层和栅电极；其特征在于，在所述栅电极和漏电极之间的介质层表面设有若干耦合场板，相邻两个耦合场板之间间隔设定距离；每一个耦合场板上方设有一个耦合电极，所有耦合电极通过金属互连线与源电极相互连接；通过设置耦合电极与相应耦合场板之间的覆盖面积，能够改变耦合电极对相应耦合场板的耦合作用大小，从而改变相应耦合场板的耦合电位，进而调节相应耦合场板下方垫垒层中的横向电场，最终优化器件栅电极与漏电极之间的横向电场分布，提高器件的横向耐压能力。

进一步地，在源电极到漏电极的方向上，所述耦合电极与相应耦合场板之间相互覆盖的面积依次递减。

进一步地，所述耦合电极之间的金属互连线以及耦合电极与源电极之间的金属互连线在宽度方向上相互间隔设定距离，防止金属互连线带来的场板效应在长度方向上相互叠加，从而避免金属互连线降低器件的横向耐压能力。

进一步地，所述源电极和漏电极之间的空隙采用绝缘介质填充。

本发明进一步公开了一种电源管理芯片，采用上述的带有耦合场板的高电子迁移率晶体管。

本发明进一步公开了一种应用于电脑或手机的电源适配器，采用上述的带有耦合场板的高电子迁移率晶体管。

本发明进一步公开了一种存储器芯片，采用上述的带有耦合场板的高电子迁移率晶体管。

本发明有益效果：