[发明专利]场效应晶体管和方法

说明书

一种场效应晶体管(FET)包括多个半导体层，接触半导体层中的一层的源极和漏极，在源极和漏极之间的顶部半导体表面的一部分上的第一介电体层，延伸通过第一介电体层并且具有位于半导体层中的一层的顶面上或半导体层中的一层内的底部的第一沟槽，内衬第一沟槽并且覆盖第一介电体层的一部分的第二介电体层，在半导体层、第一介电体层和第二介电体层上方的第三介电体层，延伸通过第三介电体层并且具有位于第二介电体层上的第一沟槽中的底部并且在第二介电体的一部分上方延伸的第二沟槽以及填充第二沟槽的栅极。

相关申请的交叉引用

本申请涉及于2012年4月25日提交的美国专利申请系列号 13/456,039。本申请还要求于2013年9月30日提交的美国专利申请系列 号14/041,667和于2014年5月29日提交的美国专利申请系列号14/290,029 的优先权和权益，这些申请整体地通过引用并入本文。

关于联邦资金的声明

本发明在美国政府合同DE-AR-0000117的资助下做出。美国政府在 本发明中具有一定的权利。

技术领域

本公开涉及III族氮化物场效应晶体管(FETs)并且具体地涉及用于 FET的绝缘栅。除非另有说明，则此文与带有钝化的III族氮化物绝缘栅 晶体管有关。

背景技术

对于高速和高功率应用来说，III族氮化物晶体管是很有希望的，所述 高速和高功率应用诸如电源开关，除了其他应用以外，其可用于电机驱动 器和电源。

这些应用中的许多需要晶体管以常关模式操作。常关模式操作可通过 许多方式来实现，但典型地要以较高的导通电阻和较低的输出电流为代 价。

于2012年4月25日提交的美国专利申请号13/456,039描述了一种常 关型III族氮化物场效应晶体管以及制备常关型FET的方法。

于2013年9月30日提交的美国专利申请号14/041,667描述了具有高 阈值电压和低导通电阻的III族氮化物晶体管。

具有常关型III族氮化物晶体管的高功率应用需要绝缘栅来实现低泄 漏电流，且需要有效的钝化介电体来实现最小的俘获效应。

最适合的栅极绝缘体和最适合的钝化介电体通常是不同的材料，其可 能导致工艺兼容性问题。例如，等离子体增强化学气相沉积(PECVD)SiN 膜是已知良好的钝化材料，而金属有机化学气相沉积(MOCVD)AlN是已 知良好的栅极绝缘体材料。

不幸的是，形成MOCVD AlN的工序可能降解已经在半导体上沉积的 PECVD SiN膜。

所需要的是解决此工艺不兼容性问题且具有高击穿电压和低导通电 阻的器件结构和制备该器件的方法。本文的实施方案考虑了这些和其他需 求。

发明内容

在本文公开的第一个实施方案中，场效应晶体管(FET)包括多个半导 体层，接触半导体层中的至少一层的源极，接触半导体层中的至少一层的 漏极，覆盖源极和漏极之间的半导体顶面的一部分的第一介电体层，延伸 通过第一介电体层并且具有位于半导体层的顶面上或位于半导体层中的 一层内的底部的第一沟槽，内衬第一沟槽并且覆盖第一介电体层的一部分 的第二介电体层，在半导体层、第一介电体层和第二介电体层上方的第三介电体层，延伸通过第三介电体层并且具有位于第二介电体层的表面上的 第一沟槽中或位于第二介电体层内的底部、并且在第一介电体上的第二介 电体的一部分上方延伸的第二沟槽，和填充第二沟槽的栅极。