[发明专利]氮化镓场效应晶体管

权利要求书

1.一种半导体器件，其包括：

衬底，其具有设置在所述衬底的顶表面上的半导体层；

栅极介电层，其被设置在所述半导体层上，所述栅极介电层包含硅；

金属栅极，其被设置在所述栅极介电层上，所述金属栅极包括2原子百分比到10原子百分比的硅；和

接触金属，其被设置在靠近所述金属栅极的源极接触孔和漏极接触孔中。

2.一种半导体器件，其包括：

衬底，其具有包括设置在所述衬底的顶表面上的III-N半导体材料的半导体层；

栅极介电层，其被设置在所述半导体层上，所述栅极介电层包含硅；

金属栅极，其被设置在所述栅极介电层上，所述金属栅极包括2原子百分比到10原子百分比的硅；和

源极隧穿触点和漏极隧穿触点，它们被设置在靠近所述金属栅极的位置，所述源极隧穿触点和漏极隧穿触点具有设置在源极接触孔和漏极接触孔中的接触金属，所述源极接触孔和漏极接触孔实现到所述III-N半导体材料中设置的两维电子气的隧穿连接。

3.根据权利要求2所述的半导体器件，其中所述金属栅极包含4原子百分比到6原子百分比的硅。

4.根据权利要求2所述的半导体器件，其中所述栅极介电层包括氮化硅。

5.根据权利要求2所述的半导体器件，其中所述金属栅极包含至少10％的钛。

6.根据权利要求2所述的半导体器件，其中所述金属栅极包含钛钨。

7.根据权利要求2所述的半导体器件，其中所述接触金属包括接触所述半导体层的钛层。

8.根据权利要求7所述的半导体器件，其中所述接触金属包含设置在所述钛层上的溅射铝层。

9.一种形成半导体器件的方法，其包括：

提供衬底；

在所述衬底的顶表面上形成半导体层；

在所述半导体层上形成栅极介电层，所述栅极介电层包含硅；

在所述栅极介电层上形成金属栅极，所述金属栅极包括2原子百分比到10原子百分比的硅；

随后在所述衬底上形成接触金属；以及

以至少750℃的温度退火所述接触金属至少30秒。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述金属栅极包括4原子百分比到6原子百分比的硅。

11.根据权利要求9所述的方法，其中所述栅极介电层包含氮化硅。

12.根据权利要求9所述的方法，其中所述半导体层包含III-N半导体材料。

13.根据权利要求9所述的方法，其中所述金属栅极包含钛钨。

14.根据权利要求9所述的方法，其中所述接触金属包含接触所述半导体层的钛层。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述接触金属包含设置在所述钛层上的溅射铝层。

16.根据权利要求9所述的方法，其中退火包括以至少800℃的温度加热所述接触金属至少30秒。

17.根据权利要求9所述的方法，其中退火包括以至少850℃的温度加热所述接触金属至少30秒。

18.根据权利要求9所述的方法，其中形成所述金属栅极包括从其中包含硅的金属靶溅射金属栅极层。

19.根据权利要求9所述的方法，其中形成所述金属栅极包括使用包含惰性气体和硅类物质的溅射气体从金属靶溅射金属栅极层，所述金属靶具有少于1原子百分比的硅。

20.根据权利要求9所述的方法，其中形成所述金属栅极包括从金属靶和单独的硅靶溅射金属栅极层。