[发明专利]结型积累层增强型AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管及其制作方法

说明书

本发明公开了一种结型积累层增强型AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管,该晶体管在AlGaN层和GaN层表面生长积累介质层，相应分别与欧姆源极、欧姆漏极相接；在栅源区域积累介质层上生长外延层，外延层的左端和右端通过离子注入形成P+区和N+区；并通过欧姆接触在外延层左端N+区上方形成外延栅极，右端P+区上方形成外延漏极；欧姆漏极与外延漏极通过导线连接，作为器件的漏极；肖特基栅极与外延栅极通过导线连接，作为器件的栅极；当栅极加正电压时，积累介质层在GaN层中产生大量电子与二维电子气连接，形成导通沟道，实现了器件增强型；器件反向偏置时，通过AlGaN外延层可优化内部电场，使电场分布更均匀，可大幅度提高器件的击穿电压。

技术领域

本发明涉及半导体器件领域，特别是涉及一种增强型AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管。

背景技术

与硅类功率器件的性能相比，GaN(氮化镓)功率器件的性能具有十分明显的优势。其中，以AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管HEMT(High Electron Mobility Transistor)为代表的AlGaN/GaN HEMT器件具有输出功率密度大、耐高温、耐辐照等特点。

众所周知，由于强烈的自发极化和压电极化效应，零栅压时，在AlGaN/GaN异质结界面处存在高浓度的二维电子气(2DEG：Two Dimensional Electron Gas)，有着极高的迁移率，因此传统器件为耗尽型，制造GaN基增强型器件变得十分困难。在低功耗数字集成电路应用中，增强型和耗尽型器件在单个晶片上的集成是十分必要的，实现高耐压新型增强型AlGaN/GaN HEMTs器件是GaN基电力电子器件应用于功率半导体领域需要解决的关键技术之一。

目前具有场板结构的槽栅增强型HEMT器件如图1所示，主要包括：衬底01、位于半绝缘衬底上外延生长的GaN层02、与GaN层相连的欧姆源极03和欧姆漏极08、位于GaN层上异质外延生长的AlGaN层04；位于AlGaN层上的凹槽栅极05、栅极场板06、介质钝化层07。

上述槽栅增强型HEMT器件在制造的过程中由于AlGaN层4的厚度以及凹槽栅极5的刻蚀深度的准确控制比较难，因此工艺重复性差，阈值电压的可控性较差；另外，通过常用的终端优化技术(如场板，resurf等)，在提高击穿电压的同时不可避免的增大了导通电阻，这使得设计者往往需要折中处理来获得器件性能最优化。

发明内容

为了解决现有增强型AlGaN/GaN HEMTs器件无法满足导通电阻与击穿电压同时兼顾的问题，本发明提出了一种结型积累层增强型AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管。

同时，还提供了该高电子迁移率晶体管的制作方法。

本发明的技术方案如下：

提供了一种结型积累层增强型AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管，包括：

欧姆源极，位于所述GaN层左端；

欧姆漏极，位于所述GaN层右端；

在GaN层表面生长AlGaN层，通过异质外延形成AlGaN/GaN异质结，所述AlGaN层分为两部分，左半部分连接欧姆源极，右半部分连接欧姆漏极；

肖特基栅极，位于左半部分AlGaN层右侧上表面；

积累介质层，覆盖于左半部分的AlGaN层的右侧、右半部分的AlGaN层的左侧、GaN层上表面之间的区域，以及左半部分的AlGaN层和右半部分的AlGaN层的上表面；

外延层，设置积累介质层的上表面，且位于所述肖特基栅极和欧姆漏极之间的区域；外延层左侧端和右侧端分别通过离子注入形成P⁺区和N⁺区；

外延栅极，与外延层左侧端上表面形成欧姆接触；