[發(fā)明專利]低密度漏極HEMT

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680052007.1
• 申請日: 2006-11-29
• 公開（公告）號: CN101336482A
• 公開（公告）日: 2008-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳敬;劉紀(jì)美
• 申請（專利權(quán)）人: 香港科技大學(xué)
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L29/772;H01L21/335
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 柯廣華;王忠忠

本申請要求2005年11月29日提交的美國臨時專利申請60/740256以及2005年12月8日提交的美國臨時專利申請60/748339的優(yōu)先權(quán)，通過引用將這兩者結(jié)合于此。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及常斷高電子遷移率晶體管(“HEMT”)中的擊穿電壓提高和電流崩塌抑制的方法，具體來說，涉及采用無電極漏極側(cè)表面場工程設(shè)計來制作氮化鋁鎵/氮化鎵(“AlGaN/GaN”)HEMT，從而產(chǎn)生“低密度漏極”HEMT。

背景技術(shù)

過度的電場可能在半導(dǎo)體器件中引起問題。(一種類型的問題是熱載流子，其中高能電子或空穴充分變?yōu)槟軌虼┻^介質(zhì)；另一種類型的問題是雪崩，其中傳導(dǎo)變?yōu)椴皇芸刂啤?甚至在設(shè)計成以最小邏輯電壓工作的器件中，重要的是確保電壓在漏極邊界上不會過于銳利地改變；以及在用于開關(guān)較高電壓的器件中，越來越需要使峰值電場為最小。

漏極工程設(shè)計一直是集成器件發(fā)展的最長期的子區(qū)域之一，追溯到1974年的原始LDD建議。參見Blanchard的“高電壓同時擴散硅柵CMOS”，9IEEE?J.S.S.C.103(1974)。許多技術(shù)已經(jīng)用來控制高壓器件中的峰值電場，通常包括場極板和非載流擴散的各種配置。

這種長期存在的發(fā)展難題與增強型(“E型”)III-N?HEMT的較新領(lǐng)域特別相關(guān)。常斷AlGaN/GaN?HEMT是微波功率放大器和功率電子應(yīng)用所需的，因為它們提供簡化的電路配置以及對器件安全有利的工作條件。但是，常斷AlGaN/GaN?HEMT與它們的常通對應(yīng)物相比，通常呈現(xiàn)更低的最大漏極電流，特別是在門限電壓增加到大約+1V以確保在零柵極偏置上2DEG溝道的完全截止以及提供附加工作安全性時。為了補償最大電流的減小以及取得相同的功率處理能力，擊穿電壓(V_BK)需要進一步提高，但是最好不以增加的柵極-漏極距離(這不可避免地增加器件尺寸)為代價。連接到柵電極或源電極的場極板的使用可通過修改表面場分布有效地提高V_BK。但是，柵極端接的場極板可能引入附加?xùn)艠O電容(C_GS和C_GD)，它們減小器件的增益和截止頻率。源極端接的場極板已用于實現(xiàn)提高的V_BK以及減輕增益降低，但是這需要柵極和場極板之間的厚介質(zhì)層。

GaN器件中的一個問題是電流崩塌現(xiàn)象：當(dāng)源極-漏極電壓達(dá)到可能發(fā)生碰撞電離的電平時，器件承載的最大電流實際上可能減小。已經(jīng)表明，這種不合需要的影響是由其中中間帶隙狀態(tài)由熱電子占據(jù)的俘獲現(xiàn)象引起的。

發(fā)明內(nèi)容

本申請公開控制場效應(yīng)晶體管中的電場的新方法。公開的方法及裝置用于制作修改常斷HEMT的柵極與漏極之間的表面場分布的HEMT。柵極與漏極之間的區(qū)域的部分或全部可采用CF₄等離子體處理變換為具有低密度的2DEG的區(qū)域，從而形成低密度漏極(“LDD”)HEMT。截止?fàn)顟B(tài)擊穿電壓可得到提高，以及電流崩塌可在LDD-HEMT中完全被抑制，而沒有出現(xiàn)增益和截止頻率的明顯降級。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種場效應(yīng)晶體管，包括：

源極接觸和漏極接觸；

柵極覆蓋的垂直不同質(zhì)半導(dǎo)體材料中的溝道，它使所述源極接觸與所述漏極接觸電氣分離；所述垂直不同質(zhì)材料在表面附近具有更高的鋁份額和更寬的帶隙；以及

所述半導(dǎo)體材料內(nèi)的俘獲電荷區(qū)，它位于所述柵極與所述溝道之間，并且朝所述漏極橫向延伸。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，一種用于制作半導(dǎo)體有源器件的方法，包括以下步驟：

i)把摻雜劑引入第一半導(dǎo)體材料，在其中通過形成圖案層曝光，形成其至少一個深能級，由此引入俘獲電荷；以及

ii)形成異質(zhì)結(jié)構(gòu)晶體管，它包括緊接在所述第一半導(dǎo)體的相應(yīng)部分下方的更窄帶隙半導(dǎo)體中的溝道區(qū)；

其中，所述晶體管中的一些還包括把所述溝道區(qū)連接到相應(yīng)漏極區(qū)的所述第一半導(dǎo)體材料的若干部分之上的所述俘獲電荷。

在各種實施例中，所公開的創(chuàng)新提供至少以下優(yōu)點中的一個或多個：

·允許修改常斷HEMT中的表面場分布而不使用場極板電極。

·易于實現(xiàn)僅對漏極側(cè)的不對稱修改。

·不需要拓?fù)涞母淖儯杭尤雽拵秳輭緦又械母郊庸潭姾刹挥绊懳锢硗負(fù)洹?/p>

·提供提高的擊穿電壓和抑制的電流崩塌，而沒有出現(xiàn)增益或截止頻率的降級。

·不對增強+耗盡III-N制作已經(jīng)需要的那些過程步驟添加任何附加過程步驟。

·表面狀態(tài)俘獲和解俘獲被減小或阻止。

·電流崩塌被減小或阻止。