[发明专利]增强模式III族氮化物基晶体管器件

说明书

提供增强模式III族氮化物基晶体管器件，包括包括第一表面的本体，本体包括布置在III族氮化物沟道层上的III族氮化物势垒层并在其间形成能支持二维载气的异质结，包括多个晶体管单元的第一单元场和边缘区。每个晶体管单元包括在第一表面上且在纵向方向上基本上彼此平行延伸的源极指状物、栅极指状物和漏极指状物。栅极指状物横向地布置在源极指状物与漏极指状物之间并且包括布置在金属栅极指状物与第一表面之间的p掺杂III族氮化物指状物。边缘区围绕多个晶体管单元且包括边缘终止结构。边缘终止结构包括隔离环和p掺杂III族氮化物流道。隔离环局部地中断异质结。p掺杂III族氮化物流道与纵向方向横断地延伸且横向地位于隔离环和漏极指状物的第一端之间。

背景技术

迄今为止，通常已经用硅（Si）半导体材料制造用在功率电子应用中的晶体管。用于功率应用的常见晶体管器件包括Si CoolMOS®、Si功率MOSFET和Si绝缘栅双极晶体管（IGBT）。新近，已经考虑了碳化硅（SiC）功率器件。诸如氮化镓（GaN）基器件之类的III族（Group III）氮化物半导体器件现在正在作为携带大电流、支持高电压以及提供非常低的导通电阻和快速切换时间的有吸引力的候选者出现。

晶体管器件通常包括在器件的有源器件区和边缘区之间提供电隔离的边缘终止结构。US 2013/126885 A1公开了用于竖直GaN器件的边缘终止结构的示例，其包括通过注入形成的保护环（guard ring）。

对III族氮化物基（Group III nitride-based）晶体管器件的进一步改进是所希望的。

发明内容

根据本发明，提供了一种增强模式III族氮化物基晶体管器件，其包括：包括第一表面的本体，该本体包括布置在III族氮化物沟道层上的III族氮化物势垒层，在其间形成能够支持二维载（电荷）气（carrier (charge) gas）的异质结，包括多个晶体管单元的第一单元场以及边缘区。每个晶体管单元包括在第一表面上且在纵向方向上基本上彼此平行延伸的源极指状物（finger）、栅极指状物和漏极指状物。栅极指状物横向地布置在源极指状物与漏极指状物之间，并且包括布置在金属栅极指状物与第一表面之间的p掺杂III族氮化物指状物。边缘区围绕多个晶体管单元并且包括边缘终止结构。边缘终止结构包括隔离环和p掺杂III族氮化物流道（runner）。隔离环局部地中断二维载气，并且可选地还局部地中断异质结。p掺杂III族氮化物流道相对于纵向方向横断地（transversely）延伸并且横向地位于隔离环和漏极指状物的第一端之间。

栅极指状物的p掺杂III族氮化物指状物和p掺杂III族氮化物流道位于本体的第一表面上。

在一些实施例中，本体的第一表面与p掺杂III族氮化物流道之间的界面是平面的并且本体的第一表面与栅极指状物的p掺杂III族氮化物指状部之间的界面是平面的。

在一些实施例中，栅极指状物的p掺杂III族氮化物指状物和p掺杂III族氮化物流道具有凹陷的结构并且包括具有中央部分的T形状，该中央部分突出到形成在本体的第一表面中的凹部中，特别是突出到形成在III族氮化物基势垒层中的凹部中。

在一些实施例中，p掺杂III族氮化物流道电耦合到栅极电位或耦合到源极电位。

在一些实施例中，漏极电极的第一端与p掺杂III族氮化物流道间隔开距离L_DEdge，并且漏极指状物与栅极指状物之间的距离是L_DG，其中L_DEedge ≥L_DG。

在一些实施例中，源极指状物和栅极指状物之间的距离是L_SG并且小于漏极指状物和栅极指状物之间的距离L_DG，使得L_SG L_DG以形成不对称布置。