具有提供陡峭的亚阈值摆幅的外延层的III-N晶体管

摘要

描述了具有外延半导体异质结钩的III‑N晶体管，该外延半导体异质结构具有陡峭的亚阈值斜率。在实施例中，III‑N HFET采用具有平衡的和相反的III‑N极化材料的栅极叠置体。可以通过外部电场(例如，与所施加的栅极电极电压相关联的)来调制相反的III‑N极化材料的整体有效极化。在实施例中，通过成分和/或膜厚度来调节栅极叠置体内的III‑N材料之间的极化强度差异，以获得期望的晶体管阈值电压(V_t)。在栅极叠置体内的极化强度彼此平衡和相反的情况下，正向和反向栅极电压扫描两者都可以生成漏极电流的陡峭的亚阈值摆幅，这是因为电荷载流子被转移至III‑N极化层和III‑N沟道半导体并且从III‑N极化层和III‑N沟道半导体被转移。

主权项

一种异质结构场效应晶体管(HFET)，包括：栅极电极；源极和漏极；沟道半导体，所述沟道半导体包括GaN并利用二维电子气(2DEG)电耦合所述源极和所述漏极，所述二维电子气(2DEG)通过栅极电介质材料耦合至所述栅极电极；以及多种III族‑氮化物(III‑N)极化材料，所述多种III‑N极化材料邻近于所述沟道半导体，并且所述多种III‑N极化材料也通过所述栅极电介质材料耦合至所述栅极电极，其中，所述多种III‑N极化材料还包括：第一III‑N材料，所述第一III‑N材料具有第一极化场，所述第一极化场具有第一极性，在不存在来自所述栅极电极的外部施加的场的情况下，所述第一极性将负电荷置于所述沟道半导体的Ga极性界面处；以及第二III‑N材料，所述第二III‑N材料具有第二极化场，所述第二极化场具有与所述第一极性相反的第二极性，所述第二极化场具有基本上等于所述第一极化场的大小。