[發(fā)明專利]場(chǎng)效應(yīng)晶體管和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201480052849.1
• 申請(qǐng)日: 2014-09-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105580140B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楚榮明;瑪麗·Y·陳;李子健“雷伊”;卡里姆·S·布特羅;陳旭;大衛(wèi)·F·布朗;亞當(dāng)·J·威廉姆斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: HRL實(shí)驗(yàn)室有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H01L29/78
• 分類號(hào): H01L29/78;H01L21/336
• 代理公司: 北京匯思誠(chéng)業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11444
• 代理人: 王剛;龔敏

一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)包括多個(gè)半導(dǎo)體層，接觸半導(dǎo)體層中的一層的源極和漏極，在源極和漏極之間的頂部半導(dǎo)體表面的一部分上的第一介電體層，延伸通過(guò)第一介電體層并且具有位于半導(dǎo)體層中的一層的頂面上或半導(dǎo)體層中的一層內(nèi)的底部的第一溝槽，內(nèi)襯第一溝槽并且覆蓋第一介電體層的一部分的第二介電體層，在半導(dǎo)體層、第一介電體層和第二介電體層上方的第三介電體層，延伸通過(guò)第三介電體層并且具有位于第二介電體層上的第一溝槽中的底部并且在第二介電體的一部分上方延伸的第二溝槽以及填充第二溝槽的柵極。

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)涉及于2012年4月25日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)系列號(hào) 13/456,039。本申請(qǐng)還要求于2013年9月30日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)系列 號(hào)14/041,667和于2014年5月29日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)系列號(hào)14/290,029 的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，這些申請(qǐng)整體地通過(guò)引用并入本文。

關(guān)于聯(lián)邦資金的聲明

本發(fā)明在美國(guó)政府合同DE-AR-0000117的資助下做出。美國(guó)政府在 本發(fā)明中具有一定的權(quán)利。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)涉及III族氮化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FETs)并且具體地涉及用于 FET的絕緣柵。除非另有說(shuō)明，則此文與帶有鈍化的III族氮化物絕緣柵 晶體管有關(guān)。

背景技術(shù)

對(duì)于高速和高功率應(yīng)用來(lái)說(shuō)，III族氮化物晶體管是很有希望的，所述 高速和高功率應(yīng)用諸如電源開(kāi)關(guān)，除了其他應(yīng)用以外，其可用于電機(jī)驅(qū)動(dòng) 器和電源。

這些應(yīng)用中的許多需要晶體管以常關(guān)模式操作。常關(guān)模式操作可通過(guò) 許多方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，但典型地要以較高的導(dǎo)通電阻和較低的輸出電流為代 價(jià)。

于2012年4月25日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?3/456,039描述了一種常 關(guān)型III族氮化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管以及制備常關(guān)型FET的方法。

于2013年9月30日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?4/041,667描述了具有高 閾值電壓和低導(dǎo)通電阻的III族氮化物晶體管。

具有常關(guān)型III族氮化物晶體管的高功率應(yīng)用需要絕緣柵來(lái)實(shí)現(xiàn)低泄 漏電流，且需要有效的鈍化介電體來(lái)實(shí)現(xiàn)最小的俘獲效應(yīng)。

最適合的柵極絕緣體和最適合的鈍化介電體通常是不同的材料，其可 能導(dǎo)致工藝兼容性問(wèn)題。例如，等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)SiN 膜是已知良好的鈍化材料，而金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)AlN是已 知良好的柵極絕緣體材料。

不幸的是，形成MOCVD AlN的工序可能降解已經(jīng)在半導(dǎo)體上沉積的 PECVD SiN膜。

所需要的是解決此工藝不兼容性問(wèn)題且具有高擊穿電壓和低導(dǎo)通電 阻的器件結(jié)構(gòu)和制備該器件的方法。本文的實(shí)施方案考慮了這些和其他需 求。

發(fā)明內(nèi)容

在本文公開(kāi)的第一個(gè)實(shí)施方案中，場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)包括多個(gè)半導(dǎo) 體層，接觸半導(dǎo)體層中的至少一層的源極，接觸半導(dǎo)體層中的至少一層的 漏極，覆蓋源極和漏極之間的半導(dǎo)體頂面的一部分的第一介電體層，延伸 通過(guò)第一介電體層并且具有位于半導(dǎo)體層的頂面上或位于半導(dǎo)體層中的 一層內(nèi)的底部的第一溝槽，內(nèi)襯第一溝槽并且覆蓋第一介電體層的一部分 的第二介電體層，在半導(dǎo)體層、第一介電體層和第二介電體層上方的第三介電體層，延伸通過(guò)第三介電體層并且具有位于第二介電體層的表面上的 第一溝槽中或位于第二介電體層內(nèi)的底部、并且在第一介電體上的第二介 電體的一部分上方延伸的第二溝槽，和填充第二溝槽的柵極。