[发明专利]平面高电子迁移率晶体管

权利要求书

1.一种平面高电子迁移率晶体管，其特征在于，器件单元包括：

第一半导体外延层和形成于所述第一半导体外延层表面的第二半导体外延层，所述第一半导体外延层和所述第二半导体外延层组成第一异质结并在所述第一异质结界面处形成二维电子气；

沟槽栅，包括栅极沟槽、形成于所述栅极沟槽内侧表面的栅介质层以及填充所述栅极沟槽的栅极导电材料层；

所述栅极沟槽穿过所述第二半导体外延层使所述栅极沟槽的底部表面位于所述二维电子气的底部的所述第一半导体外延层中，所述沟槽栅使所述二维电子气截断为源端二维电子气和漏端二维电子气；

源极金属层和所述栅极沟槽的第一侧面具有间距且和所述源端二维电子气形成欧姆接触；

漏极金属层和所述栅极沟槽的第二侧面具有间距且和所述漏端二维电子气形成欧姆接触；

所述栅极导电材料层连接到栅极金属层；

当所述栅极金属层和所述源极金属层之间的栅源电压大于等于阈值电压时，被所述栅极导电材料层侧面和底部表面覆盖的所述第一半导体外延层的表面形成反型层，所述反型层使所述源端二维电子气和所述漏端二维电子气导通并一起组成使所述源极金属层和所述漏极金属层导通的导电沟道并从而使器件导通；

当所述栅极金属层和所述源极金属层之间的栅源电压小于阈值电压时，所述源端二维电子气和所述漏端二维电子气断开并使器件关闭。

2.如权利要求1所述的平面高电子迁移率晶体管，其特征在于：平面高电子迁移率晶体管为增强型器件，所述阈值电压大于0V。

3.如权利要求2所述的平面高电子迁移率晶体管，其特征在于：所述第一半导体外延层采用宽禁带半导体材料，所述第二半导体外延层采用宽禁带半导体材料。

4.如权利要求3所述的平面高电子迁移率晶体管，其特征在于：所述第一半导体外延层的材料包括氮化镓，所述第二半导体外延层的材料包括铝镓氮。

5.如权利要求4所述的平面高电子迁移率晶体管，其特征在于：所述第一半导体外延层形成于缓冲层上，所述缓冲层形成于衬底上。

6.如权利要求5所述的平面高电子迁移率晶体管，其特征在于：所述衬底的材料包括硅或蓝宝石。

7.如权利要求4所述的平面高电子迁移率晶体管，其特征在于：漂移区位于所述漏极金属层和所述栅极沟槽的第二侧面之间，在所述漂移区中设置有电荷平衡结构，在反偏时，所述电荷平衡结构使得所述漂移区电场分布均匀。

8.如权利要求7所述的平面高电子迁移率晶体管，其特征在于：所述电荷平衡结构包括：

在所述漂移区的所述第二半导体外延层表面设置有第三半导体外延层，所述第三半导体外延层的材料包括氮化镓；

所述第三半导体外延层和所述第二半导体外延层形成的第二异质结的界面处会形成束缚电荷，通过所述第二异质结的界面处的束缚电荷调节所述漂移区电场分布并使所述漂移区电场分布均匀。

9.如权利要求8所述的平面高电子迁移率晶体管，其特征在于：所述第三半导体外延层连续覆盖在所述漂移区的所述第二半导体外延层表面。

10.如权利要求8所述的平面高电子迁移率晶体管，其特征在于：在所述漂移区的所述第二半导体外延层表面上所述第三半导体外延层分成一个以上的第三半导体外延层子段以及一个以上的第三半导体外延层间隔区，所述第三半导体外延层子段和所述第三半导体外延层间隔区交替排列在所述漂移区的所述第二半导体外延层表面上。

11.如权利要求10所述的平面高电子迁移率晶体管，其特征在于：所述第三半导体外延层子段的数量为1个，所述第三半导体外延层间隔区的数量为1个；

从所述栅极沟槽的第二侧面到所述漏极金属层的方向上，所述第三半导体外延层子段和所述第三半导体外延层间隔区依次排列；或者，从所述栅极沟槽的第二侧面到所述漏极金属层的方向上，所述第三半导体外延层间隔区和所述第三半导体外延层子段依次排列。