[發明專利]具有位于源極和漏極之間的島狀件的電路結構

有效

• 申請號: 201210388402.4
• 申請日: 2012-10-12
• 公開（公告）號: CN103137681A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 游承儒;熊志文;姚福偉;許竣為;余俊磊;楊富智
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L29/06;H01L21/335
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;孫征

技術領域

本發明大體上涉及半導體電路制造工藝，更具體而言，涉及基于III族V族(III-V族)化合物半導體的晶體管。

背景技術

近年來，由于在電力電子器件和光電器件中的應用前景，已經加大對諸如氮化鎵(GaN)及其相關合金的III族V族化合物半導體(通常稱為III-V族化合物半導體)研究的力度。許多III-V族化合物半導體具有的大帶隙和高電子飽和速率也使其成為應用于高溫、高壓、和高速電力電子設備的優秀候選物。采用III-V族化合物半導體的潛在電子器件的具體實例包括高電子遷移率晶體管(HEMT)和其他異質結雙極晶體管。

在操作過程中，HEMT在柵極邊緣周圍形成大的表面電場，該表面電場影響柵極結構和漏極之間的耗盡區曲線。雖然大的電場是HEMT應用于電力用途中的益處之一，但操作過程中耗盡區的分布可以對器件的擊穿電壓產生負面的影響。當對HEMT的柵極施加負偏壓時，在柵極下方直接形成耗盡區曲線并引起柵極邊緣周圍的高表面電場。柵極周圍的高電場濃度降低了器件的擊穿電壓。

為了提高擊穿電壓(即，增加擊穿電壓)，有時在柵極結構和漏極之間的鈍化層上方的柵極結構的上方或者靠近柵極結構的地方添加金屬場板。場板調節表面電場分布從而降低峰值電場，并因此增加擊穿電壓。然而，仍在繼續尋找用于基于III-V族化合物半導體的晶體管的具有高擊穿電壓的新結構及其形成方法。

發明內容

一方面，本發明提供了一種電路結構，所述電路結構包括：襯底；非故意摻雜氮化鎵(UID?GaN)層，所述UID?GaN層位于所述襯底上方；供給層，所述供給層位于所述UID?GaN層上方；柵極結構、漏極和源極，都位于所述供給層上方，所述柵極結構設置于所述漏極和所述源極之間；多個島狀件，位于所述柵極結構和所述漏極之間的所述供給層上方，其中，所述柵極結構部分地設置在所述多個島狀件中的至少之一的至少一部分的上方。

在所述的電路結構中，所述多個島狀件為多個p-型摻雜島狀件。

在所述的電路結構中，所述多個p-型摻雜島狀件包含氮化鎵、氮化鎵鋁、氧化鎳、或氧化鋅。

在所述的電路結構中，所述多個p-型摻雜島狀件中的p-型摻雜劑包含碳、鐵、鎂、鈣、鈹、和鋅中的至少一種。

在所述的電路結構中，p-型摻雜劑濃度是約1E15/cm³至1E17/cm³。

在所述的電路結構中，所述多個島狀件包含多種肖特基材料。

在所述的電路結構中，所述肖特基材料包括鈦、氮化鈦、鈦鎢、或鎢。

在所述的電路結構中，從頂部向下觀察時，所述多個島狀件是四邊形。

在所述的電路結構中，所述多個島狀件和未被所述多個島狀件覆蓋的所述供給層的部分形成方格圖案。

在所述的電路結構中，所述多個島狀件覆蓋約40％至約75％的位于所述柵極結構和所述漏極之間的所述供給層部分。

在所述的電路結構中，所述多個島狀件中的最大島狀件部分地配置在所述柵極結構的下方。

在所述的電路結構中，所述供給層包含未摻雜的氮化鋁或者未摻雜的氮化鎵鋁。

在所述的電路結構中，所述多個島狀件的厚度是約3納米至約100納米。

另一方面，本發明還提供了一種電路結構，所述電路結構包括：襯底；III-V族化合物半導體層，所述III-V族化合物半導體層位于所述襯底上方；供給層，所述供給層位于所述III-V族化合物半導體層上方；多個p-型摻雜島狀件，所述多個p-型摻雜島狀件位于所述供給層的漂移部分的上方；柵極結構，所述柵極結構位于所述漂移部分的邊緣處鄰接所述多個p-型摻雜島狀件中之一的至少一部分；漏極，所述漏極位于所述漂移部分的與所述柵極結構相對的邊緣處的所述供給層的上方，所述漏極與所述多個p-型摻雜島狀件隔離開；以及源極，所述源極位于所述供給層上方，所述柵極結構設置在所述源極和所述漏極之間，其中，所述供給層的漂移區占據至少50％的所述供給層。

在所述的電路結構中，所述III-V族化合物半導體包含非故意摻雜氮化鎵，以及所述供給層包含Al_xGa_(1-x)N，其中x介于0和1之間。

在所述的電路結構中，所述多個p-型摻雜島狀件包含氮化鎵、氮化鎵鋁、氧化鎳、或者氧化鋅。

在所述的電路結構中，所述多個p-型摻雜島狀件中的p-型摻雜劑包含碳、鐵、鎂、鈣、鈹、和鋅中的至少一種。

在所述的電路結構中，所述襯底包含硅、碳化硅、或者藍寶石。