[发明专利]在栅极区域下方具有GaN沟道再生的增强型MISHEMT

说明书

本发明描述了一种在栅极区域下方具有GaN沟道再生的增强型(E型)金属绝缘体半导体(MIS)高电子迁移率晶体管(HEMT)或EMISHEMT。在栅极区域下方具有GaN沟道再生的EMISHEMT为常关器件提供适当高且稳定的阈值电压，同时提供低栅极泄漏电流。沟道层提供2DEG和相关联的低导通电阻，同时沟道材料层延伸穿过蚀刻的凹陷部并进入该沟道层中并局部中断2DEG以实现常关操作。

技术领域

本说明书涉及高电子迁移率晶体管(HEMT)。

背景技术

HEMT是一种应用电流沟道的晶体管，该电流沟道是在具有不同带隙的两种材料之间的边界处使用异质结而形成的。例如，相对宽的带隙材料诸如AlGaN(氮化铝镓)可掺杂有n型杂质，并且被用于与无掺杂的相对窄的带隙材料诸如GaN(氮化镓)形成结。然后，达到平衡，其中窄带隙材料具有形成二维电子气(2DEG)的过量多数载流子。因此，并且由于窄带隙材料不具有通过散射而中断电流的掺杂杂质，因此除了其他优点外，HEMT器件还提供非常高的开关速度、高增益和高功率应用。

发明内容

根据一个一般方面，半导体器件可包括高电子迁移率晶体管(HEMT)，该HEMT具有沟道层和势垒层，该势垒层与沟道层相邻地形成并且至少部分地在HEMT的源极和漏极之间延伸。HEMT可包括：沟道材料层，该沟道材料层延伸穿过势垒层并进入沟道层中；至少一个介电层，该至少一个介电层与沟道材料层相邻地形成；和栅极，该栅极与至少一个介电层相邻地形成。

根据另一个一般方面，高电子迁移率晶体管(HEMT)器件可包括：沟道层和势垒层，该势垒层与沟道层相邻并与该沟道层形成异质结，该异质结导致二维电子气(2DEG)出现在沟道层内。HEMT可包括：沟道材料层，该沟道材料层至少部分地形成在势垒层中的凹陷部内并且包括延伸到沟道层中的一部分；至少一个介电层，该至少一个介电层与沟道材料层相邻地形成；和栅极，该栅极与至少一个介电层相邻地形成。在2DEG的相对两端处形成的源极和漏极可在源极和漏极之间限定延伸穿过沟道层的电流沟道，其中电流沟道包括沟道层的与沟道材料层的部分相邻的区域。

根据另一个一般方面，制作高电子迁移率晶体管(HEMT)的方法包括：形成层叠堆，该层叠堆至少包括沟道层和与沟道层相邻的势垒层，以及形成异质结，在该异质结处电流沟道被限定于该沟道层中；以及在势垒层中形成延伸到沟道层中的凹陷部。该方法可包括在凹陷部内形成沟道材料层，以及形成与沟道材料层相邻的至少一个介电层。该方法可包括形成与至少一个介电层相邻的栅极，以及在电流沟道的相对两端处形成源极和漏极。

一个或多个实施方式的细节在附图和以下描述中阐明。其他特征将从说明书和附图中以及从权利要求书中显而易见。

附图说明

图1示出了根据一些示例性实施方式的在栅极区域下方具有GaN沟道再生的E型MISHEMT的横截面。

图2示出了图1的在栅极区域下方具有GaN沟道再生的E型MISHEMT的更详细示例性器件结构。

图3示出了可用于图1和图2的示例性器件中的示例性介电材料的带隙和带隙偏移。

图4示出了用于形成图1的在栅极区域下方具有GaN沟道再生的E型MISHEMT的实施方式的第一示例性中间器件结构。

图5示出了用于形成图1的在栅极区域下方具有GaN沟道再生的E型MISHEMT的实施方式的第二示例性中间器件结构。

图6示出了用于形成图1的在栅极区域下方具有GaN沟道再生的E型MISHEMT的实施方式的第三示例性中间器件结构。

图7示出了用于形成图1的在栅极区域下方具有GaN沟道再生的E型MISHEMT的实施方式的第四示例性中间器件结构。

图8示出了用于形成图1的在栅极区域下方具有GaN沟道再生的E型MISHEMT的实施方式的第五示例性器件结构。