[发明专利]具有AL(1-X)

说明书

一种晶体管，包括：III‑N沟道层；在所述III‑N沟道层上的III‑N势垒层；源极接触和漏极接触，所述源极接触和所述漏极接触电耦合至所述III‑N沟道层；在所述III‑N势垒层上的绝缘体层；部分地在所述绝缘体层上并且部分地在所述III‑N沟道层上的栅极绝缘体，所述栅极绝缘体包括非晶态Al_1‑xSi_xO层，其中，0.2＜x＜0.8；以及在所述栅极绝缘体上的栅极电极，所述栅极电极位于所述源极接触与所述漏极接触之间。

技术领域

本说明书涉及半导体电子器件，特别是具有非晶态Al_1-xSi_xO栅极绝缘体的III-氮化物(III-N)半导体电子器件。

背景技术

大多数功率半导体器件(例如，高压P-I-N二极管)和功率晶体管(例如，功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)和绝缘栅双极型晶体管(IGBT))通常都采用硅(Si)半导体材料来制造。碳化硅(SiC)功率器件也已经被使用。III-N器件是承载大电流并且支持高电压，并且提供非常低的电阻、高电压操作和快速切换时间的引人注目的半导体器件。

一些III-N器件，例如，高电子迁移率晶体管(HEMT)和双向开关(也被称为四象限开关或者FQS)，可以是耗尽型(或者D模式) 或者常开型器件，例如，具有负阈值电压的器件。也就是说，器件处于导通状态，除非将足够的负电压施加至相对于源极电极或者功率电极的栅极电极。在许多应用中，尤其是在电源开关电路中，期望利用增强模式(例如，E模式)或者常闭型器件，例如，具有正阈值电压的器件，因为这可以简化由栅极驱动电路施加至器件的信号的形式并且可以防止器件在器件或者电路故障的情况下意外导通。然而，已经证明可靠地制造和制作高压III-N E模式器件非常困难。

发明内容

在第一方面中，晶体管包括III-N沟道层、在III-N沟道层上的III-N 势垒层、电耦合至III-N沟道层的源极接触和漏极接触、以及在III-N 势垒层上的绝缘体层。晶体管进一步包括：栅极绝缘体，其中，栅极绝缘体包括非晶态Al_1-xSi_xO层，其中，0.2＜x＜0.8；以及栅极电极，该栅极电极在栅极绝缘体上并且位于源极接触与漏极接触之间。栅极绝缘体可以进一步包括氮并且可以是非晶态Al_1-xSi_xON层。

在第二方面中，晶体管包括III-N沟道层、在III-N沟道层上的III-N 势垒层、电耦合至III-N沟道层的源极接触和漏极接触、以及在III-N 势垒层上的绝缘体层。晶体管进一步包括在晶体管的第一部分中的凹部，该凹部延伸通过绝缘体层和III-N势垒层两者。晶体管进一步包括：与III-N势垒层不同的III-N盖帽层，该III-N盖帽层形成在III-N沟道层上的凹部中；以及在至少部分在凹部的部分中的III-N盖帽层上的栅极绝缘体，在III-N盖帽层上的栅极绝缘体至少部分在凹部的部分中。栅极绝缘体包括非晶态Al_1-xSi_xO层，其中，0.2＜x＜0.8。栅极绝缘体可以进一步包括氮并且可以是非晶态Al_1-xSi_xON层。晶体管进一步包括沉积在栅极上并且至少部分在凹部中的栅极电极，其中，栅极电极位于源极接触与漏极接触之间。