[發(fā)明專利]在漏極指尖與源極之間具有導電勢壘的HEMT

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780070648.8
• 申請日: 2017-11-10
• 公開（公告）號: CN109952634B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: J·喬;N·蒂皮爾內(nèi)尼;C·S·舒;S·彭德哈卡
• 申請（專利權(quán)）人: 德州儀器公司
• 主分類號: H01L21/335
• 分類號: H01L21/335;H01L29/778
• 代理公司: 北京律盟知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司 11287
• 代理人: 林斯凱

在所描述實例中，高電子遷移率晶體管HEMT(340)包含在襯底(102)上的有源層(104)及在所述有源層(104)上的IIIA?N族勢壘層(106)。隔離區(qū)域(110)穿過所述勢壘層(106)以提供在所述有源層(104)上包含所述勢壘層(106)的至少一個經(jīng)隔離有源區(qū)(106/104)。柵極(114)在所述勢壘層(106)上方。漏極包含至少一個漏極指狀件(120a)，所述至少一個漏極指狀件包含具有延伸到所述勢壘層(106)中以與所述有源層(104)接觸的漏極觸點(120b)的指尖(120a₁)，且源極(122)具有延伸到所述勢壘層(106)中以與所述有源層(104)接觸的源極觸點(122a)。所述源極(122)形成包圍所述漏極的環(huán)圈。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及IIIA-N族(例如，氮化鎵)高電子遷移率場效晶體管(HEMT)。

背景技術(shù)

氮化鎵(GaN)為常用于電子裝置的IIIA-N族材料，其中例如Ga(以及硼、鋁、銦及鉈)的IIIA族元素有時還稱為13族元素。GaN為具有纖鋅礦晶體結(jié)構(gòu)的二元IIIA/V直接帶隙半導體。針對在光電子學以及高功率及高頻率電子裝置中的各種應(yīng)用，在室溫下為3.4eV的其相對較寬帶隙(對比在室溫下硅的1.1eV)給其提供特殊性質(zhì)。

基于GaN的HEMT以在具有不同帶隙的兩種材料之間存在結(jié)以形成異質(zhì)結(jié)或異質(zhì)結(jié)構(gòu)為特征。所述HEMT結(jié)構(gòu)基于描述為二維電子氣(2DEG)的非常高的電子遷移率，所述二維電子氣由于壓電效應(yīng)及自然極化效應(yīng)而就在大體內(nèi)在有源層(其通常包括GaN)上的勢壘層(其通常包括AlGaN)之間的異質(zhì)結(jié)構(gòu)界面下面形成。功率FET裝置具有柵極、源極電極及漏極電極，其中所述源極電極及漏極電極各自包含延伸穿過頂部勢壘層以在有源層的表面中形成與下伏2DEG的歐姆接觸的觸點。一個IIIA-N族HEMT布局為漏極居中布局，其中高電壓漏極區(qū)完全被柵極且被源極封圍。此布局具有包含關(guān)于裝置隔離、邊緣端接及泄漏電流控制的優(yōu)點。

發(fā)明內(nèi)容

在所描述實例中，對于漏極居中的IIIA-N族HEMT，在裝置操作期間在漏極指狀件的指尖的漏極觸點附近，一般來說，高濃度的“熱”載流子尤其在高功率切換條件下可使裝置降級且損壞裝置(例如，使裝置熔融)。通過在漏極指狀件的漏極觸點指尖周圍提供穿過勢壘層的隔離區(qū)域，使得所得導電勢壘設(shè)置于漏極指狀件的長度方向上位于指尖的漏極觸點與源極之間，導電勢壘抑制熱載流子注入問題，因此改進裝置穩(wěn)健性及可靠性。

隔離區(qū)域可通過圖案化勢壘層以形成具有鄰近導電勢壘的有源區(qū)臺面結(jié)構(gòu)而形成，或可在不需要蝕刻勢壘層的情況下包括經(jīng)植入隔離區(qū)域。在具有鄰近導電勢壘的有源區(qū)臺面的情形中，可通過使用灰度掩模來將臺面邊界修圓以抑制可以其它方式沿著臺面邊緣發(fā)生的泄漏或擊穿。

附圖說明

圖1A到C提供根據(jù)實例性實施例的與用于形成IIIA-N族HEMT的實例性方法中的步驟對應(yīng)的連續(xù)頂部透視橫截面視圖，所述IIIA-N族HEMT具有包含定位于源極與漏極觸點之間的一部分的隔離區(qū)域，因此導電勢壘在漏極指狀件的長度方向上位于漏極觸點指尖與源極之間。圖1C中的視圖從圖1A及1B中所展示的視圖旋轉(zhuǎn)180度，且僅展示圖1A及1B中所展示的有源區(qū)的一部分。

圖2是根據(jù)實例性實施例的具有在隔離區(qū)域上的漏極指尖的IIIA-N族HEMT的俯視圖。

圖3A是具有漏極居中布局的常規(guī)IIIA-N族HEMT的一部分的放大俯視圖。

圖3B是具有漏極居中布局的第一實例性IIIA-N族HEMT的一部分的放大俯視圖，所述第一實例性IIIA-N族HEMT具有包含定位于源極與漏極觸點之間的一部分的隔離區(qū)域，因此導電勢壘在漏極指狀件的長度方向上位于指尖的漏極觸點與源極之間。

圖3C是具有漏極居中布局的第二實例性IIIA-N族HEMT的一部分的放大俯視圖，所述第二實例性IIIA-N族HEMT具有包含定位于源極與漏極觸點之間的一部分的隔離區(qū)域，因此導電勢壘在漏極指狀件的長度方向上位于指尖的漏極觸點與源極之間。