[发明专利]Ⅲ族氮化物MISHEMT器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属-绝缘层-半导体高电子迁移率晶体管（Metal-Insulator-Semiconductor High Electron Mobility Transistor ，MISHEMT），尤其涉及一种Ⅲ族氮化物MISHEMT器件。 

背景技术

当MISHEMT器件采用Ⅲ族氮化物半导体时，由于压电极化和自发极化效应，在异质结构上（Heterostructure），如：AlGaN/GaN，能够形成高浓度的二维电子气。另外，MISHEMT器件采用Ⅲ族氮化物半导体，能够获得很高的绝缘击穿电场强度以及良好的耐高温特性。具有异质结构的Ⅲ族氮化物半导体的MISHEMT，不仅可以作为高频器件使用，而且适用于高电压/大电流的功率开关器件。 

现有的Ⅲ族氮化物半导体HEMT器件作为高频器件或者高压大功率开关器件使用时，漏电极输出电流往往跟不上栅极控制信号的变化，会出现导通瞬态延迟大的情况，此即为Ⅲ族氮化物半导体MISHEMT器件的“电流崩塌现象”，严重影响着器件的实用性。现有的比较公认的对“电流崩塌现象”的解释是“虚栅模型”。 “虚栅模型”认为在器件关断态时，有电子注入到半导体表面，从而被表面态或缺陷捕获形成一带负电荷的虚栅，带负电荷的虚栅由于静电感应会降低栅漏、栅源连接区的沟道电子，当器件从关断态向导通态转变时，栅下的沟道虽然可以很快积累大量的电子，但是虚栅电荷却不能及时释放，虚栅下的沟道电子浓度较低，所以漏端输出电流较小，只有当虚栅电荷充分释放后，漏端电流才能恢复到直流状态的水平。目前，常用的抑制“电流崩塌”的方法有：对半导体进行表面处理，降低表面态或界面态密度；通过场板结构降低栅电极靠近漏电极一端的电场强度，降低电子被缺陷捕获的概率，抑制电流崩塌。但此类抑制电流崩塌的方法在大电流、大电压的情况下效果并不理想。 

发明内容

本发明的目的在于提出一种Ⅲ族氮化物MISHEMT器件，该器件具有叠层双栅结构，其藉由副栅和主栅的相互配合对沟道中二维电子气进行调控，使MISHEMT漏端输出电流可以跟得上栅电压的变化，进而从根本上抑制“电流崩塌效应”。 

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案： 

一种Ⅲ族氮化物MISHEMT器件，包括源电极、漏电极以及异质结构，所述源电极与漏电极通过形成于异质结构中的二维电子气电连接，所述异质结构包括第一半导体和第二半导体，所述第一半导体设置于源电极和漏电极之间，所述第二半导体形成于第一半导体表面，并具有宽于第一半导体的带隙，其特征在于，所述MISHEMT器件还包括主栅、绝缘介质层和副栅，其中：

所述介质层包含第一介质层和第二介质层，第一介质层形成于第二半导体和表面，第二介质层形成于第一介质层和主栅表面，并且使主、副栅形成电隔离；

所述主栅设置于第一介质层表面靠近源电极一侧，并与第二半导体、第一介质层形成金属-绝缘层-半导体结构；

所述副栅形成于第二介质层表面，且其至少一侧边缘向源电极或漏电极方向延伸，同时其正投影与主栅两侧边缘均交叠。

所述源电极和漏电极分别与电源的低电位和高电位连接。 

所述第一半导体和第二半导体均采用Ⅲ族氮化物半导体。 

所述副栅的两侧边缘分别向源电极和漏电极方向延伸，或者，也可以是所述副栅仅有一侧边缘向相应的源电极或漏电极方向延伸。 

在所述MISHEMT器件工作时，所述主栅和副栅分别由一控制信号控制，且在所述MISHEMT器件处于导通状态时，所述副栅控制信号的电位高于主栅控制信号的电位。 

附图说明

图1是本发明叠层双栅MISHEMT的剖面结构示意图； 

图2a是普通MISHEMT器件的局部结构示意图；

图2b是本发明叠层双栅MISHEMT器件的局部结构示意图；

图3是本发明一较佳实施方式中MISHEMT器件的结构示意图，其中副栅向漏和源电极方向各有延伸；

图4是本发明另一较佳实施方式中MISHEMT器件的结构示意图，其中副栅仅向漏电极方向有延伸。

具体实施方式