具有背面場板結(jié)構(gòu)的hemt器件及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有背面場板結(jié)構(gòu)的HEMT器件及其制備方法。該器件可通過習(xí)見半導(dǎo)體器件加工工藝制成，其包括源極、漏極、異質(zhì)結(jié)構(gòu)和背場板電極，該源、漏極通過形成于異質(zhì)結(jié)構(gòu)中的二維電子氣電連接，且源、漏極與異質(zhì)結(jié)構(gòu)形成歐姆接觸，該異質(zhì)結(jié)構(gòu)包括沿設(shè)定方向依次設(shè)置的第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層，第一半導(dǎo)體層設(shè)置于源、漏極之間，且第一半導(dǎo)體層表面還設(shè)有柵極，該柵極與第一半導(dǎo)體層之間形成肖特基接觸，背場板電極設(shè)置于第二半導(dǎo)體層的遠(yuǎn)離第一半導(dǎo)體層的一側(cè)表面。本發(fā)明能有效提高器件的擊穿電壓，并最大程度地抑制“電流崩塌”效應(yīng)。
【專利說明】具有背面場板結(jié)構(gòu)的HEMT器件及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種HEMT(High Electron Mobility Transistor,高電子遷移率晶體管)器件，特別涉及一種具有背場板結(jié)構(gòu)的HEMT器件及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]III族氮化物半導(dǎo)體HEMT器件，因壓電極化和自發(fā)極化效應(yīng)，在異質(zhì)結(jié)界面，如AlGaN/GaN界面，將形成高濃度、高遷移率的二維電子氣。另外，III族氮化物半導(dǎo)體為襯底材料的HEMT器件，可以獲得很高的擊穿電壓，并且同時(shí)獲得較低的比導(dǎo)通電阻，由于材料禁帶寬度大，所以具有很高的高溫工作性能和很好的抗輻射能力。因此，它不僅適用于高頻功率放大器件，還能適用于電力電子領(lǐng)域，用于高功率的功率開關(guān)器件。
[0003]現(xiàn)有的III族氮化物半導(dǎo)體HEMT器件作為高頻器件或者高壓大功率開關(guān)器件使用時(shí)，存在“電流崩塌”現(xiàn)象。即當(dāng)器件工作在直流脈沖模式或者高頻模式下，漏極4輸出電流跟不上柵極6控制信號的變化，會出現(xiàn)漏極4電流瞬時(shí)減小、導(dǎo)通延遲增大的情況。嚴(yán)重影響著器件的實(shí)用性。這種現(xiàn)象歸根結(jié)底是一種電荷的存貯效應(yīng)。其原理在于，當(dāng)器件工作在截止態(tài)(關(guān)態(tài))時(shí)，將有電子被陷阱態(tài)俘獲，這些被俘獲電子的釋放比較慢，所以當(dāng)器件的柵壓再一次被置于高于閾值電壓時(shí)，器件的導(dǎo)通態(tài)電流將大幅度減小，且導(dǎo)通延遲較大。為了避免器件的“電流崩塌”效應(yīng)，往往采用表面鈍化、表面處理或者在器件的正面構(gòu)造場板結(jié)構(gòu)，來阻止電子向半導(dǎo)體中陷阱態(tài)的注入。從而減緩電流崩塌效應(yīng)。但是，這些問題只能解決器件工作在低電壓情況下的“電流崩塌”，因?yàn)樵诘碗妷呵闆r下，電子只向半導(dǎo)體表面的陷阱態(tài)填充，當(dāng)器件工作在高電壓情況下，電子將更傾向于向位于底部的半導(dǎo)體體內(nèi)的深能級陷阱態(tài)填充，這些深能級陷阱態(tài)將比表面的陷阱態(tài)更加難以釋放電子，因此，當(dāng)器件工作在高電壓情況下，以往的技術(shù)手段解決“電流崩塌”效應(yīng)的效果將大打折扣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的主要目的在于提供一種具有背面場板結(jié)構(gòu)的HEMT器件，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案:
一種具有背面場板結(jié)構(gòu)的HEMT器件，包括源極、漏極以及異質(zhì)結(jié)構(gòu)，所述源極與漏極通過形成于異質(zhì)結(jié)構(gòu)中的二維電子氣電連接，且所述源極與漏極與異質(zhì)結(jié)構(gòu)形成歐姆接觸，所述異質(zhì)結(jié)構(gòu)包括沿設(shè)定方向依次設(shè)置的第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層，第一半導(dǎo)體層設(shè)置于源極和漏極之間，且第一半導(dǎo)體層表面還設(shè)有柵極，所述柵極與第一半導(dǎo)體層之間形成肖特基接觸，并且，該HEMT器件還包括背場板電極，所述背場板電極設(shè)置于第二半導(dǎo)體層的遠(yuǎn)離第一半導(dǎo)體層的一側(cè)表面。
[0006]作為較為優(yōu)選的實(shí)施方案之一，所述柵極與源極之間的距離小于所述柵極與漏極之間的距離。
[0007]作為可行的實(shí)施方案之一，至少所述背場板電極的一側(cè)邊緣向源極或漏極方向延伸，同時(shí)所述背場板電極的正投影與柵極兩側(cè)邊緣均交疊。
[0008]進(jìn)一步的，所述背場板電極與柵極或源極電連接形成背柵場板或背源場板。
[0009]進(jìn)一步的，所述源極和漏極分別與電源的低電位和高電位連接。
[0010]作為可行的實(shí)施方案之一，所述背場板電極的兩側(cè)邊緣分別向源極和漏極方向延伸。
[0011]或者，作為可行的實(shí)施方案之一，所述背場板電極僅有一側(cè)邊緣向源極或漏極方向延伸。
[0012]進(jìn)一步的，在所述HEMT器件工作時(shí)，所述柵極和背場板電極分別由一控制信號控制。
[0013]進(jìn)一步的，該HEMT器件還包括支撐基座，所述支撐基座包括支撐基板，所述支撐基板上設(shè)有次源極、次漏極和次柵極，所述次源極、次漏極和次柵極分別與所述源極、漏極和柵極電連接。
[0014]作為較為優(yōu)選的實(shí)施方案之一，所述第一半導(dǎo)體層與第二半導(dǎo)體層之間還可設(shè)有用以提高異質(zhì)結(jié)界面的二維電子氣的遷移率的插入層。
[0015]作為具體的實(shí)施方案之一，所述第一半導(dǎo)體層包括AlGaN層，所述第二半導(dǎo)體層包括GaN層。
[0016]作為具體的實(shí)施方案之一，所述插入層可包括AlN層。
[0017]進(jìn)一步的，所述第二半導(dǎo)體層的厚度小于現(xiàn)有HEMT器件中相應(yīng)第二半導(dǎo)體層的厚度。或者，從另一個(gè)角度講，所述第二半導(dǎo)體層的厚度應(yīng)足夠小，使背場板電極與形成于異質(zhì)結(jié)界面處的二維電子氣足夠的近，從而能夠有效地調(diào)控二維電子氣的面密度。
[0018]又及，此處所述的“現(xiàn)有HEMT器件”，系指具有圖2所示基礎(chǔ)器件結(jié)構(gòu)的、在本發(fā)明專利申請日之前可通過任何公知途徑獲得的HEMT器件。
[0019]進(jìn)一步的，所述支撐基板主要由具有易導(dǎo)熱不易導(dǎo)電特性的材料形成。
[0020]進(jìn)一步的，當(dāng)所述漏極接高電位，源極接低電位，柵極接低于閾值電壓的電位，該HEMT器件處于關(guān)態(tài)時(shí)，背場板電極接負(fù)電壓；而當(dāng)所述柵極接高于閾值電壓的電位，該HEMT器件處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，背場板電極接高電位。
[0021]本發(fā)明的另一目的在于提供一種制備該具有背面場板結(jié)構(gòu)的HEMT器件的方法，其包括如下步驟:
(1)在選定襯底上形成主要由第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層組成的異質(zhì)結(jié)構(gòu)、與異質(zhì)結(jié)構(gòu)形成歐姆接觸的源極和漏極，以及形成于第一半導(dǎo)體層表面的、并與第一半導(dǎo)體層形成肖特基接觸的柵極，從而獲得HEMT基體結(jié)構(gòu)；
(2)去除所述選定襯底，并在該第二半導(dǎo)體層的遠(yuǎn)離第一半導(dǎo)體層的一側(cè)表面設(shè)置背場板電極。
[0022]作為優(yōu)選的實(shí)施方案之一，步驟(2)還包括:在去除所述選定襯底后，對該第二半導(dǎo)體層進(jìn)行減薄處理，而后在該第二半導(dǎo)體層上設(shè)置背場板電極。
[0023]作為優(yōu)選的實(shí)施方案之一，步驟(2)還包括:在該第二半導(dǎo)體層的遠(yuǎn)離第一半導(dǎo)體層的一側(cè)表面形成第一絕緣介質(zhì)層，而后在該第一絕緣介質(zhì)層上設(shè)置背場板電極。
[0024]進(jìn)一步的，該方法還包括:將該HEMT基體結(jié)構(gòu)與一主要由支撐基板組成的支撐基座連接，且使分布在所述支撐基板上的次源極、次漏極和次柵極分別與所述源極、漏極和柵極電連接，而后進(jìn)行去除所述選定襯底的操作。
[0025]進(jìn)一步的，用以將所述支撐基座和HEMT基體結(jié)構(gòu)連接的方法包括倒裝焊接或晶片鍵合技術(shù)。
[0026]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有如下優(yōu)點(diǎn):通過對現(xiàn)有HEMT器件結(jié)構(gòu)進(jìn)行改良，包括在器件結(jié)構(gòu)中設(shè)置背場板電極，并與柵極配合使用，實(shí)現(xiàn)對溝道中二維電子氣的有效調(diào)控，以及對器件工作時(shí)的電場重新分配，使得HEMT即使工作在極高電壓下，其漏極輸出電流可以跟得上柵極電壓的變化，并最大程度地抑制“電流崩塌效應(yīng)”，同時(shí)，電場的重新分配又可以起到提高擊穿電壓的作用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是本發(fā)明中一種具有背面場板結(jié)構(gòu)的HEMT器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是現(xiàn)有HEMT器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明實(shí)施例1中HEMT器件的結(jié)構(gòu)示意圖之一，其中背場板向漏極4和源極5方向各有延伸；
圖4是本發(fā)明實(shí)施例1中HEMT器件的結(jié)構(gòu)示意圖之二，其中背場板僅向源極5方向有延伸；
圖5是本發(fā)明實(shí)施例1中HEMT器件的結(jié)構(gòu)示意圖之三，其中背場板僅向漏極4方向有延伸；
圖6是本發(fā)明實(shí)施例2中HEMT器件的結(jié)構(gòu)示意圖，其中背場板電極9與柵極6電連
接;
圖7是本發(fā)明實(shí)施例3中的HEMT器件的結(jié)構(gòu)示意圖，其中背場板電極9與源極5電連
接;
圖8是本發(fā)明一典型實(shí)施方案中一種具有背面場板結(jié)構(gòu)的HEMT器件的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖9是本發(fā)明一典型實(shí)施方案中一種具有背面場板結(jié)構(gòu)的HEMT器件的制備工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]參閱圖2，現(xiàn)有HEMT器件(如AlGaN/GaN器件)產(chǎn)生電流崩塌現(xiàn)象的原因?yàn)?當(dāng)器件的漏極4施加高電壓,柵極6施加低于閾值的電壓時(shí),器件將處于關(guān)斷狀態(tài),在電場的作用下，在AlGaN表面11和GaN體內(nèi)12的高場區(qū)域類施主陷阱態(tài)將俘獲電子而呈帶負(fù)電，在靜電感應(yīng)的作用下，這些負(fù)電荷又會使對應(yīng)的AlGaN/GaN界面處13的二維電子氣等量減少，當(dāng)這些陷阱態(tài)的面密度足夠高的時(shí)候，甚至可以將溝道中的二維電子氣完全耗盡。這些被俘獲在陷阱中的電子，需要一定的時(shí)間才能釋放出來，最短的時(shí)間也要到微秒量級，甚至?xí)矫肓考墶．?dāng)器件瞬態(tài)開啟時(shí)，柵下面溝道中的二維電子氣數(shù)量將會在柵壓的感應(yīng)下大幅度的提高，但是在柵極6不能控制的區(qū)域，溝道中的二維電子氣仍然受控于陷阱俘獲的負(fù)電荷，其數(shù)量仍然很小，使器件的導(dǎo)通電阻變大，必須等到陷阱態(tài)完全釋放電子才能達(dá)到應(yīng)有的數(shù)量，這種具有導(dǎo)通延遲和導(dǎo)通電阻變大的現(xiàn)象，就是“電流崩塌”。
[0029]為解決前述普通HEMT器件的缺陷，本發(fā)明提出了一種具有背場板結(jié)構(gòu)的HEMT器件，其核心結(jié)構(gòu)參閱圖1，其中支撐基座所起的作用為機(jī)械支撐和電極引出，在說明器件原理時(shí)，此部分予以省略。該器件的源極5、漏極4位于第一半導(dǎo)體層3 (如AlGaN)—面，且分列兩端，柵極6也位于第一半導(dǎo)體層3 —面，且在源極5、漏極4之間，并且，柵極6距離源極5距離較近。背場板電極9位于第二半導(dǎo)體層2 (如GaN)—面，且由于第二半導(dǎo)體層2已經(jīng)進(jìn)行過減薄，背場板電極9距離異質(zhì)結(jié)界面的二維電子氣較近，可以有效地調(diào)控二維電子氣的面密度。當(dāng)器件的漏極4接高電壓，源極5接O電位，柵極6接低于閾值電壓的電位，器件處于關(guān)態(tài)時(shí)，背場板電極9可以施加負(fù)電壓,從而抑制第一半導(dǎo)體層3表面10處和第二半導(dǎo)體層體內(nèi)11對于電子的俘獲，阻止異質(zhì)結(jié)界面二維電子氣的減少。當(dāng)器件的柵極6施加高于閾值電壓的電位時(shí)，器件處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，背場板電極9施加高電壓，可以在異質(zhì)結(jié)界面處額外感生出二維電子氣13，彌補(bǔ)其損失，從而起到抑制導(dǎo)通電阻減小，減小導(dǎo)通延遲的作用，從而解決“電流崩塌”效應(yīng)。
[0030]再請參閱圖8所示系本發(fā)明一典型實(shí)施方案中的一種AlGaN/GaN HEMT器件，其包括源極5、漏極4和柵極6,背場板電極9、支撐基座,絕緣介質(zhì)層8及AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)以及位于異質(zhì)結(jié)界面的二維電子氣，源、漏極通過二維電子氣實(shí)現(xiàn)電連接。源、漏極位于AlGaN一面，并與AlGaN形成歐姆接觸，柵極6位于AlGaN —面，并與AlGaN形成肖特基接觸，背場板電極9位于GaN —面，并與GaN隔以絕緣介質(zhì)層8。該支撐基座具有次源極5’、次漏極4’、次柵極6’和支撐基板7。背場板電極9具有比柵極6更寬的覆蓋范圍。
[0031]前述次源極5’、次漏極4’、次柵極6’可以通過倒裝焊接或晶片鍵合技術(shù)等分別與源極5、漏極4、柵極6結(jié)合。
[0032]又及，需要說明的是，前述設(shè)置于背場板電極與第二半導(dǎo)體層之間的絕緣介質(zhì)層亦可省略。
[0033]再請參閱圖9，該HEMT器件可通過如下工藝制備:
a)在襯底I材料上完成傳統(tǒng)AlGaN/GaNHEMT器件結(jié)構(gòu)，即，HEMT器件基體；
b)在支撐基板7上，形成包含次源極5’、次漏極4’、次柵極6’的支撐基座。該支撐基板材料可以是任一種可適用的材料；
c)將HEMT器件基體和支撐基座結(jié)合，形成一結(jié)合體，其特點(diǎn)是HEMT器件基體的襯底在最上面。將源極5、漏極4、柵極6分別與次源極5’、次漏極4’、次柵極6’電連接；
d)采用現(xiàn)有的半導(dǎo)體加工工藝，將結(jié)合體的襯底I材料去除，僅剩余AlGaN/GaN外延結(jié)構(gòu)，且此時(shí)GaN層在最上面。
[0034]e)將GaN —層利用現(xiàn)有的減薄工藝手段減薄至合適的厚度。
[0035]f)在減薄的GaN上面，構(gòu)造背場板電極9 ;
g)將背場板電極9與源極5或者柵極6互連，或者將背場板電極9單獨(dú)施加電信號使用。
[0036]當(dāng)然，本發(fā)明的技術(shù)方案也可應(yīng)用于MIS-HEMT，其結(jié)構(gòu)包括:源極、漏極以及異質(zhì)結(jié)構(gòu)(如AlGaN/GaN)及位于異質(zhì)結(jié)界面的二維電子氣，背場板電極，支撐基座。所述源極與漏極位于AlGaN —面，與AlGaN形成歐姆接觸，通過形成于異質(zhì)結(jié)構(gòu)中的二維電子氣電連接。所述柵極位于AlGaN—面，與襯底形成肖特基接觸。所述HEMT器件具有背場板電極及支撐基座，背場板電極位于第二半導(dǎo)體層(如GaN)—面。所述支撐基座包含次源極、次漏極、次柵極，其分別與源極、漏極、柵極結(jié)合。
[0037]以上對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行了概述，為了使公眾能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明。
[0038]實(shí)施例1參閱圖3，該HEMT具有AlGaN/GaN。GaN未進(jìn)行特意摻雜。在AlGaN中可以摻入η型雜質(zhì),也可以不進(jìn)行摻雜。AlGaN的厚度約為15至30nm。
[0039]該HEMT具有漏極4和源極5。漏極4與源極5與AlGaN/GaN形成歐姆接觸，且與溝道中二維電子氣形成良好電連接。漏極4和源極5是由多層金屬(如Ti/Al/Ti/Au或者Ti/Al/Ni/Au等)通過快速高溫退火形成歐姆接觸。
[0040]進(jìn)一步的，該HEMT具有柵極6，在源極5和漏極4之間，靠近源極5的距離較近，柵極6位于AlGaN之上。
[0041]背場板電極9位于GaN之上,在垂直方向上與柵極6有交疊，并且向源、漏極4方向各有延伸(或者，僅向漏極4或源極5方向延伸,參閱圖4所示為背場板電極9僅向源極5方向延伸)。
[0042]其中，背場板電極9與GaN之間還可設(shè)置絕緣介質(zhì)層8。
[0043]該介質(zhì)層8可以由Al2O3等構(gòu)成，并可以PECVD、ALD等工藝手段淀積至GaN之上。
[0044]支撐基座的支撐基板7可采用AlN基片，厚度為10(Tl000um，次源極5’、次漏極4’、次柵極6’都可以采用Ti (50^100)/Au (5(Tl000nm)金屬層。
[0045]該具有背場板的HEMT的工作原理如下:當(dāng)柵極6上加高于閾值電壓的電位時(shí)，溝道中二維電子氣濃度較高,器件處于開啟狀態(tài)；當(dāng)柵極6上加低于閾值電壓的電位時(shí),溝道中二維電子氣被耗盡，器件處于關(guān)閉狀態(tài)；可以通過對柵極6上的電位進(jìn)行控制，控制柵極6下所對應(yīng)溝道中的二維電子氣濃度，從而控制器件溝道的開關(guān)狀態(tài)。
[0046]對背場板電極9可以施加獨(dú)立的電信號控制(也可以施加與柵極6或者源極5相同的電位，如圖6所示的即為背場板電極9與柵極6電連接，實(shí)現(xiàn)與柵極6等電位的例子)，而通過對背場板電極9加不同的電信號可以實(shí)現(xiàn)對其對應(yīng)溝道中二維電子氣14濃度的控制。
[0047]實(shí)施例2參閱圖6，該HEMT具有AlGaN/GaN。GaN未進(jìn)行特意摻雜。在AlGaN中可以摻入η型雜質(zhì),也可以不進(jìn)行摻雜。AlGaN的厚度約為15至30nm。
[0048]該HEMT具有漏極4和源極5。漏極4與源極5與AlGaN/GaN形成歐姆接觸，且與溝道中二維電子氣形成良好電連接。漏極4和源極5是由多層金屬(如Ti/Al/Ti/Au或者Ti/Al/Ni/Au等)通過快速高溫退火形成歐姆接觸。
[0049]進(jìn)一步的，該HEMT具有柵極6，在源極5和漏極4之間，靠近源極5的距離較近，柵極6位于AlGaN之上。
[0050]背場板電極9位于GaN之上,在垂直方向上與柵極6有交疊,并且向源、漏極4方向各有延伸(或者，僅向漏極4或源極5方向延伸,參閱圖5所示為背場板電極9僅向漏極4方向延伸)。
[0051]其中，背場板電極9與GaN之間還可設(shè)置絕緣介質(zhì)層8。
[0052]該介質(zhì)層8可以由Al2O3等構(gòu)成，并可以PECVD、ALD等工藝手段淀積至AlGaN之上。
[0053]支撐基座的支撐基板7可采用AlN基片，厚度為10(Tl000um，次源極5’、次漏極4’、次柵極6’都可以采用Ti (50^100)/Au (5(Tl000nm)金屬層。
[0054]該具有背場板的HEMT的工作原理如下:當(dāng)柵極6上加高于閾值電壓的電位時(shí)，溝道中二維電子氣濃度較高,器件處于開啟狀態(tài)；當(dāng)柵極6上加低于閾值電壓的電位時(shí),溝道中二維電子氣被耗盡，器件處于關(guān)閉狀態(tài)；可以通過對柵極6上的電位進(jìn)行控制，控制柵極6下所對應(yīng)溝道中的二維電子氣濃度，從而控制器件溝道的開關(guān)狀態(tài)。
[0055]背場板電極9施加與柵極6等電位的控制信號，實(shí)現(xiàn)對其對應(yīng)溝道中二維電子氣14濃度的控制。
[0056]實(shí)施例3參閱圖7，該HEMT具有AlGaN/GaN。GaN未進(jìn)行特意摻雜。在AlGaN中可以摻入η型雜質(zhì),也可以不進(jìn)行摻雜。AlGaN的厚度約為15至30nm。
[0057]該HEMT具有漏極4和源極5。漏極4與源極5與AlGaN/GaN形成歐姆接觸，且與溝道中二維電子氣形成良好電連接。漏極4和源極5是由多層金屬(如Ti/Al/Ti/Au或者Ti/Al/Ni/Au等)通過快速高溫退火形成歐姆接觸。
[0058]進(jìn)一步的，該HEMT具有柵極6，在源極5和漏極4之間，靠近源極5的距離較近，柵極6位于AlGaN之上。 [0059]背場板電極9位于GaN之上，在垂直方向上與柵極6有交疊，并且向源極5、漏極4方向各有延伸。
[0060]其中，背場板電極9與GaN之間還可設(shè)置絕緣介質(zhì)層8。
[0061]該介質(zhì)層8可以由Al2O3等構(gòu)成，并可以PECVD、ALD等工藝手段淀積至AlGaN之上。
[0062]支撐基座的支撐基板7可采用AlN基片，厚度為10(Tl000um，次源極5’、次漏極4’、次柵極6’都可以采用Ti (50^100)/Au (5(Tl000nm)金屬層。
[0063]該具有背場板的HEMT的工作原理如下:當(dāng)柵極6上加高于閾值電壓的電位時(shí),溝道中二維電子氣濃度較高,器件處于開啟狀態(tài)；當(dāng)柵極6上加低于閾值電壓的電位時(shí),溝道中二維電子氣被耗盡，器件處于關(guān)閉狀態(tài)；可以通過對柵極6上的電位進(jìn)行控制，控制柵極6下所對應(yīng)溝道中的二維電子氣濃度，從而控制器件溝道的開關(guān)狀態(tài)。
[0064]背場板電極9施加與源極5等電位的控制信號，實(shí)現(xiàn)對其對應(yīng)溝道中二維電子氣14濃度的控制。
[0065]最后應(yīng)說明的是，以上實(shí)施方案僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述方案所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明裝置方案的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種具有背面場板結(jié)構(gòu)的HEMT器件，包括源極(5)、漏極(4)以及異質(zhì)結(jié)構(gòu)，所述源極(5)與漏極(4)通過形成于異質(zhì)結(jié)構(gòu)中的二維電子氣電連接，且所述源極(5)和漏極(4)與異質(zhì)結(jié)構(gòu)形成歐姆接觸，所述異質(zhì)結(jié)構(gòu)包括沿設(shè)定方向依次設(shè)置的第一半導(dǎo)體層(3)和第二半導(dǎo)體層(2)，第一半導(dǎo)體層(3)設(shè)置于源極(5)和漏極(4)之間，且第一半導(dǎo)體層(3)表面還設(shè)有柵極(6 )，所述柵極(6 )與第一半導(dǎo)體層(3 )形成肖特基接觸，其特征在于，它還包括背場板電極(9)，所述背場板電極(9)設(shè)置于第二半導(dǎo)體層(2)的遠(yuǎn)離第一半導(dǎo)體層(3)的一側(cè)表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有背面場板結(jié)構(gòu)的HEMT器件，其特征在于，至少所述背場板電極(9)的一側(cè)邊緣向源極(5)或漏極(4)方向延伸，同時(shí)所述背場板電極(9)的正投影與柵極(6)兩側(cè)邊緣均交疊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有背面場板結(jié)構(gòu)的HEMT器件，其特征在于，所述背場板電極(9)與柵極(6)或源極(5)電連接形成背柵場板或背源場板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有背面場板結(jié)構(gòu)的HEMT器件，其特征在于，所述源極(5)和漏極(4)分別與電源的低電位和高電位連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述具有背面場板結(jié)構(gòu)的HEMT器件，其特征在于，所述背場板電極(9)的兩側(cè)邊緣分別向源極(5)和漏極(4)方向延伸，或者所述背場板電極(9)僅有一側(cè)邊緣向源極(5)或漏極(4)方向延伸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有背面場板結(jié)構(gòu)的HEMT器件，其特征在于，在所述HEMT器件工作時(shí)，所述柵極(6)和背場板電極(9)分別由一控制信號控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有背面場板結(jié)構(gòu)的HEMT器件，其特征在于，它還包括支撐基座，所述支撐基座包括支撐基板(7)，所述支撐基板(7)上設(shè)有次源極(5’)、次漏極(4’)和次柵極(6’)，所述次源極(5’)、次漏極(4’ )和次柵極(6’ )分別與所述源極(5)、漏極(4)和柵極(6)電連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有背面場板結(jié)構(gòu)的HEMT器件，其特征在于，所述第一半導(dǎo)體層(3)層包括AlGaN層，所述第二半導(dǎo)體層(2)包括GaN層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述具有背面場板結(jié)構(gòu)的HEMT器件，其特征在于，所述第二半導(dǎo)體層(2)的厚度小于現(xiàn)有HEMT器件中相應(yīng)第二半導(dǎo)體層的厚度。
10.一種具有背面場板結(jié)構(gòu)的HEMT器件的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)在選定襯底(I)上形成主要由第一半導(dǎo)體層(3)和第二半導(dǎo)體層(2)組成的異質(zhì)結(jié)構(gòu)、與異質(zhì)結(jié)構(gòu)形成歐姆接觸的源極(5)和漏極(4)，以及形成于第一半導(dǎo)體層(3)表面的、并與第一半導(dǎo)體層(3)形成肖特基接觸的柵極(6)，從而獲得HEMT基體結(jié)構(gòu)； (2)去除所述選定襯底(I)，并在該第二半導(dǎo)體層(2)的遠(yuǎn)離第一半導(dǎo)體層(3)的一側(cè)表面設(shè)置背場板電極(9)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述具有背面場板結(jié)構(gòu)的HEMT器件的制備方法，其特征在于，步驟(2)還包括:在去除所述選定襯底(I)后，對該第二半導(dǎo)體層(2)進(jìn)行減薄處理，而后在該第二半導(dǎo)體層(2)上設(shè)置背場板電極(9)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述具有背面場板結(jié)構(gòu)的HEMT器件的制備方法，其特征在于，它還包括:將該HEMT基體結(jié)構(gòu)與主要由支撐基板(7)組成的支撐基座連接，且使分布在所述支撐基板(7)上的次源極(5’)、次漏極(4’ )和次柵極(6’ )分別與所述源極(5)、漏極(4)和柵極(6)電連接，而后進(jìn)行 去除所述選定襯底(1)的操作。
【文檔編號】H01L29/778GK103715257SQ201410008455
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2014年1月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月9日
【發(fā)明者】董志華, 蔡勇, 于國浩, 張寶順 申請人:蘇州能屋電子科技有限公司