一种薄势垒层GaN基HEMT器件

本技术涉及半导体器件领域，特别涉及一种薄势垒层gan基hemt器件。

背景技术：

1、gan半导体材料具有一系列的优良特性，如禁带宽度宽、击穿电场高、耐高电压、高的饱和电子速度、耐高温以及抗辐照特性好等，因此gan材料是制备高频、高温、大功率和抗辐照电子元件的最佳材料。由于algan和gan之间存在自发极化和压电极化，gan一侧会产生大量高迁移率的二维电子气(2deg)。algan/gan基hemt器件的工作原理是栅漏之间的主要导电通道由二维电子气提供，通过algan势垒层上的肖特基栅施加偏压来改变耗尽层的厚度，从而控制沟道二维电子气的浓度及器件工作的状态。由于gan材料强大的极化效应，algan/gan异质结中即使不掺杂也可以产生2deg，因此常见工艺得到的器件属于耗尽型器件。由于常规的gan器件是常开型器件，在不施加栅极偏压时，漏极就会有电流通过，为了抑制漏极电流，就需要向栅极施加负电压，如发生栅极无法控制的情况时，电流就会一直处于流动状态，这将导致器件被烧坏。所以gan电力电子器件为了安全工作，在实际应用过程中，必须首先确保实现与普通硅器件一样的常关，即在栅极电压为零时，漏极没有电流产生。因此，增强型algan/gan hemt器件实现常关模式的研究得到了重视。

技术实现思路

1、本实用新型提供了一种薄势垒层gan基hemt器件，旨在改善上述问题。

2、为了实现上述目的，一种薄势垒层gan基hemt器件，所述器件从下至上依次包括：蓝宝石衬底、3μm gan缓冲层、35nmgan沟道层、algan势垒层、40nmsi3n4钝化层、源极、栅极及漏极，栅极周围淀积了一层al2o3电介质层，起到防止栅极泄漏电流的作用。

3、进一步的，所述algan势垒层厚度为5nm。

4、进一步的，所述algan势垒层中al组分含量为0.14摩尔。

5、进一步的，所述al2o3电介质层厚度为1nm，起到防止栅极泄漏电流的作用。

6、进一步的，所述器件的栅极源极距离lgs＝2μm，栅极漏极距离lgd＝14μm，栅极长度lg＝4μm。

技术特征：

1.一种薄势垒层gan基hemt器件，其特征在于，所述器件包括：薄势垒层gan基hemt，所述薄势垒层gan基hemt包括薄势垒层增强型gan基hemt，所述薄势垒层增强型gan基hemt包括蓝宝石衬底、gan缓冲层、gan沟道层、algan势垒层、si3n4钝化层、源极、栅极及漏极，栅极周围淀积了一层al2o3电介质层，起到减小栅极泄漏电流的作用。

2.如权利要求1所述的薄势垒层gan基hemt器件，其特征在于，所述algan势垒层厚度为5nm。

3.如权利要求1所述的薄势垒层gan基hemt器件，其特征在于，所述algan势垒层中al组分含量为0.14摩尔。

4.如权利要求1所述的薄势垒层gan基hemt器件，其特征在于，所述al2o3电介质层厚度为1nm。

5.如权利要求1所述的薄势垒层gan基hemt器件，其特征在于，所述器件的栅极源极距离lgs＝2μm，栅极漏极距离lgd＝14μm，栅极长度lg＝4μm。

技术总结
本技术公开了一种薄势垒层GaN基HEMT器件，器件包括：薄势垒层GaN基HEMT，所述薄势垒层GaN基HEMT包括蓝宝石衬底、3μm GaN缓冲层、35nm GaN沟道层、AlGaN势垒层、40nm Si<subgt;3</subgt;N<subgt;4</subgt;钝化层、源极、栅极及漏极，栅极周围淀积了一层Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;电介质层，起到减小栅极泄漏电流的作用。利用silvaco TCAD仿真薄势垒层GaN基HEMT器件，通过调节AlGaN势垒层的厚度和AlGaN势垒层中Al组分含量调控器件的阈值电压，使得器件获得更好的性能，从而达到优化器件结构的目的。优化后器件的AlGaN势垒层厚度仅为5nm，Al组分含量设置为0.14摩尔。该器件实现了0.5V阈值电压，750mA/mm的最大漏极饱和电流。

技术研发人员：肖文波,孙雪琴,黄乐,李京波,吴华明
受保护的技术使用者：南昌航空大学
技术研发日：20230302
技术公布日：2024/1/22