[发明专利]III族氮化物金属绝缘体半导体场效应晶体管

权利要求书

1.一种场效应晶体管（FET），包括：

III族氮化物沟道层；

III族氮化物势垒层，位于所述沟道层之上，其中势垒层的能带带隙大于沟道层的能带带隙；

源极，其与一个III族氮化物层电耦接；

漏极，其与一个III族氮化物层电耦接；

栅极绝缘层叠层，用于将栅极与所述势垒层和所述沟道层电绝缘，所述栅极绝缘层叠层包括：

例如SiN的绝缘层；以及

AlN层；以及

栅极，位于所述源极与所述漏极之间的区域，并与所述绝缘层接触；

其中所述AlN层与一个III族氮化物层接触。

2.如权利要求1所述的FET，其中：

所述绝缘层厚度为1-50纳米；以及

所述AlN层厚度为1-50纳米。

3.如权利要求1所述的FET，还包括：

栅极沟槽，位于源极与漏极之间，且延伸至所述势垒层中或延伸至所述沟道层中；

其中，所述栅极沟槽的底部位于所述势垒层中或所述沟道层中；

其中，所述AlN层位于所述栅极沟槽底部；以及

其中，所述绝缘层位于所述AlN层上方。

4.如权利要求1所述的FET，其中：

所述AlN层在所述势垒层之上；以及

所述绝缘层位于所述AlN层上方。

5.如权利要求1所述的FET，还包括：

衬底，其包括硅（Si）、碳化硅（SiC）、蓝宝石、氮化镓（GaN）、或氮化铝（AlN）；以及

缓冲层，其位于所述衬底与所述沟道层之间。

6.如权利要求1所述的FET，其中：

所述沟道层包括GaN；以及

所述势垒层包括AlGaN。

7.如权利要求1所述的FET，其中所述AlN层包括单晶材料、非晶材料、或多晶材料。

8.如权利要求1所述的FET，其中阈值电压大于1伏（V）。

9.如权利要求1所述的FET，其中阈值电压滞回小于0.5V。

10.如权利要求1所述的FET，其中在栅极偏压为-5V至5V的范围内，栅极泄漏电流密度小于10μA/mm。

11.如权利要求1所述的FET，其中在栅极偏压为0V时，截止状态漏极泄露电流密度小于10μA/mm。

12.如权利要求1所述的FET，其中最大漏极电流密度大于150mA/mm。

13.一种制造场效应晶体管（FET）的方法，包括：

在衬底上方形成III族氮化物沟道层；

在沟道层上形成III族氮化物势垒层，其中所述势垒层的能带带隙大于所述沟道层的能带带隙；

形成与一个III族氮化物层电耦接的源极；

形成与一个III族氮化物层电耦接的漏极；

形成栅极绝缘层叠层，用于将栅极与所述势垒层和所述沟道层电绝缘，所述栅极绝缘层叠层包括：

例如SiN的绝缘层；以及

AlN层；以及

在源极与漏极之间的区域的绝缘层上形成栅极；

其中所述AlN层与一个III族氮化物层接触。

14.如权利要求13所述的方法，其中

所述绝缘层厚度为1-50纳米；以及

所述AlN层厚度为1-50纳米。

15.如权利要求13所述的方法，还包括：

在所述源极与所述漏极之间形成栅极沟槽，所述栅极沟槽延伸至所述势垒层中或延伸至所述沟道层中；

其中，所述栅极沟槽的底部位于所述势垒层中或所述沟道层中；

其中，所述AlN层位于所述栅极沟槽底部；以及

其中，所述绝缘层位于所述AlN层上方。

16.如权利要求15所述的方法，其中形成栅极沟槽包括刻蚀或等离子体刻蚀。

17.如权利要求13所述的方法，其中：

在所述势垒层上形成所述AlN层；以及

在所述AlN层上方形成所述绝缘层。