[發明專利]具有AlSiN鈍化層的異質結構功率晶體管

有效

• 申請號: 201410059960.5
• 申請日: 2014-02-21
• 公開（公告）號: CN104022148B
• 公開（公告）日: 2020-03-20
• 發明（設計）人: J·拉姆德尼;M·墨菲;J·P·愛德華茲
• 申請（專利權）人: 電力集成公司
• 主分類號: H01L29/737
• 分類號: H01L29/737
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

一種異質結構半導體器件，包含第一活性層和布置在該第一活性層上的第二活性層。二維電子氣層被形成在該第一活性層與該第二活性層之間。AlSiN鈍化層被布置在該第二活性層上。第一歐姆接觸點和第二歐姆接觸點電學連接到該第二活性層。該第一歐姆接觸點和該第二歐姆接觸點橫向間隔開，柵極被布置在該第一歐姆接觸點與該第二歐姆接觸點之間。

技術領域

本發明總體涉及高電壓場效應晶體管（FET），更具體地涉及高電子遷移率晶體管（HEMT）和異質結構場效應晶體管（HFET），且涉及制造這樣的功率晶體管器件的方法。

背景技術

一個類型的高電壓FET是異質結構FET（HFET），也被稱為異質結或高電子遷移率晶體管（HEMT）。基于氮化鎵（GaN）及其他寬帶隙III-IV直接躍遷半導體材料的HFET，諸如碳化硅（SiC），因它們超越硅基器件的優越物理性質而被有利地用在某些電子器件中。例如，GaN和AlGaN/GaN晶體管一般因由GaN基材料和器件結構提供的高的電子遷移率、高的擊穿電壓、和高的飽和電子速率特性而被用在高速切換和高功率應用中（例如功率開關和功率轉換器）。由于HFET的物理性質，HFET可以以遠快于在相同電壓傳導相同電流的其他半導體開關的方式改變狀態，且寬帶隙可以改善HFET在高溫的性能。

GaN基HFET器件典型地通過外延生長（epitaxial growth）被制造在形成為薄盤（thin disk）或晶圓（wafer）的襯底半導體材料（諸如硅、藍寶石和碳化硅）上。用于直接在該半導體材料中形成電子器件（例如晶體管）的制造步驟常常被稱為前道工序（FEOL）處理。在HFET的FEOL處理過程中，該晶圓可以被從多種機器移動，以建立該器件結構的各種材料層。但因為GaN是壓電材料，所以GaN基HFET器件在FEOL處理期間易于發生電荷累積（正的或負的）。例如，電荷累積可以是由在半導體的表面上涉及沉積或生長電介質層的鈍化工藝導致的。可以通過將該晶圓的表面與環境中的電學和化學狀況隔離來利用鈍化提供電學穩定性。比如，在HFET制造期間曝露到空氣可以造成發生表面反應（諸如氧化），這可以影響該HFET器件的總體性能。

發明內容

本發明的目的是通過下述1的異質結構功率晶體管以及18的方法來實現的，2-17和19-28是本發明的優選方案：

1.一種異質結構功率晶體管，包括：

第一活性層；

第二活性層，被布置在該第一活性層上，二維電子氣層形成在該第一活性層與該第二活性層之間；

包括氮化鋁硅（AlSiN）的鈍化層，被布置在該第二活性層上；

柵極；

第一歐姆接觸點和第二歐姆接觸點，它們電學連接到該第二活性層，該第一歐姆接觸點和該第二歐姆接觸點橫向間隔開，該柵極被布置在該第一歐姆接觸點與該第二歐姆接觸點之間。

2.根據1所述的異質結構功率晶體管，進一步包括被布置在該鈍化層上的第二柵極電介質層，該柵極被布置在該第二柵極電介質層上方。

3.根據2所述的異質結構功率晶體管，其中所述第二柵極電介質層包括氧化鋁（Al₂O₃）。

4.根據2所述的異質結構功率晶體管，進一步包括被布置在該第二柵極電介質層之上的上鈍化層，該柵極豎向延伸穿過該上鈍化層，以接觸該第二柵極電介質層。

5.根據2所述的異質結構功率晶體管，其中該鈍化層具有第一厚度，且該第二柵極電介質層具有第二厚度，該第二厚度大于該第一厚度。

6.根據2所述的異質結構功率晶體管，其中該第一歐姆接觸點和該第二歐姆接觸點豎向延伸穿過該第二柵極電介質層和該鈍化層。