[发明专利]一种极化调制的双沟道高耐压射频HEMT及其制备方法

说明书

本发明涉及电子器件技术领域，尤其涉及一种极化调制的双沟道高耐压射频HEMT及其制备方法，包括自下而上依次设置的衬底、缓冲层、第一沟道区、第二沟道区以及在所述第二沟道区上依次形成的源极、栅极、漏极，P型GaN埋层位于第二沟道区的GaN层内部；高电子浓度的N型层沿源极和漏极下表面延伸至第一沟道区的GaN层中一定深度。本发明提供的极化调制的双沟道高耐压射频HEMT，通过双沟道结构获得了更高的2DEG浓度，从而大大提高了饱和电流；同时通过P型GaN埋层有效减小了泄漏电流，提高了击穿电压，进一步提升了器件的稳定性和可靠性。

技术领域

本发明涉及电子器件技术领域，尤其涉及一种极化调制的双沟道高耐压射频HEMT及其制备方法。

背景技术

近年来，AlGaN/GaN HEMT功率器件具有广阔的应用潜力和市场前景，GaN基高电子迁移率晶体管(HEMT)器件由于其高载流子浓度，高电子迁移速度等特点，已被越来越广泛的应用于高频和大功率领域，GaN基HEMT器件虽然在高功率、高工作温度、强抗辐照能力等性能方面有非常大的优势，但是其普遍存在以下缺陷：(1)传统的AlGaN/GaN异质结提高Al组分会导致晶格不匹配，造成器件性能下降，而且强大的压电效应会造成漏区的部分材料处于较大的非均匀电场中，电场反作用于材料使得器件发生逆压电效应；(2)实际耐压值远低于理论的耐压值；(3)需要更大的饱和电流；(4)增强型器件的实现问题。

为了克服这些缺点人们做了很多尝试，有研究者提出了AlGaN/GaN双沟道HEMT，双通道结构可以使两个沟道的电流在漏极汇合，从而使器件获得更大的饱和电流，但该结构不易于形成增强型器件，所以还需要其它的方法来提高器件的阈值电压。

另外，随着5G时代的到来以及国家航天、卫星等技术的发展，射频器件的应用越来越广泛，为了实现更高的截止频率，射频器件相比于功率器件需要更小的尺寸，大部分射频器件的栅长都是几百纳米以内，而小尺寸器件中，缓变沟道的近似不再成立，这个二维电势分布会导致阈值电压随栅长的缩短而下降，亚阈值特征的降级以及由于隧穿穿透效应而使电流饱和失效，在沟道出现二维电势分布以及高电场，导致了严重的短沟道效，射频器件的实现比功率器件更加困难，结构也更加复杂，为了大规模应用射频GaN器件，我们需要增强型的射频HEMT器件，提高器件饱和电流及耐压值，改善器件的本征参数，提升器件性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种极化调制的双沟道高耐压射频HEMT及其制备方法，以提高器件饱和电流及耐压值，从而提升器件性能。

为解决以上技术问题，本发明提供了一种极化调制的双沟道高耐压射频HEMT及其制备方法。

第一方面，本发明提供了一种极化调制的双沟道高耐压射频HEMT，包括：自下而上依次设置的衬底、缓冲层、第一沟道区、第二沟道区以及在所述第二沟道区的顶端两侧形成的源极和漏极，在所述第二沟道区的顶端中心区域形成的栅极；

所述第一沟道区和所述第二沟道区均包括自下而上依次设置的GaN子沟道层、Al_x2In_y2Ga_1-x2-y2N插入层、Al_x1In_y1Ga_1-x1-y1N势垒层；

所述栅极与所述第二沟道区的Al_x1In_y1Ga_1-x1-y1N势垒层接触。

在进一步的实施方案中，位于同一沟道区内的Al_x2In_y2Ga_1-x2-y2N插入层和Al_x1In_y1Ga_1-x1-y1N势垒层的Al组分不同，且Al组分大于In组分，即x1＞y1，x2＞y2，0＜x＜0.76，0＜y＜0.17，x为y的4.47倍。