[發(fā)明專利]電子設(shè)備及其使用方法和形成方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010965180.2
• 申請(qǐng)日: 2020-09-15
• 公開（公告）號(hào): CN112736139A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 皮特·莫昂;阿布舍克·班納吉;S·姆候比;阿諾·斯托克曼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 半導(dǎo)體元件工業(yè)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H01L29/778
• 分類號(hào): H01L29/778;H01L29/06;H01L29/32;H01L29/36;H01L21/335
• 代理公司: 北京派特恩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11270
• 代理人: 尚玲;陳萬青

本發(fā)明公開了一種電子設(shè)備及其使用方法和形成方法。電子設(shè)備可包括HEMT，該HEMT包括溝道層、勢(shì)壘層和柵極電極。勢(shì)壘層可以設(shè)置在溝道層和柵極電極之間，并且包括第一部分、第二部分和第三部分。第二部分可通過第一部分與溝道層間隔開，并且第二部分通過第三部分與柵極電極間隔開。與勢(shì)壘層的第一部分和第三部分中的每一者相比，勢(shì)壘層的第二部分可被配置為捕集更多電荷、更容易重組電子和空穴、或兩者。HEMT可具有至多50mV/十倍I_DS的亞閾值斜率。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及電子設(shè)備及其使用方法和形成方法，并且更具體地涉及包括高電子遷移率晶體管的電子設(shè)備，高電子遷移率晶體管包括具有不同部分的勢(shì)壘層。

背景技術(shù)

高電子遷移率晶體管可以是增強(qiáng)型晶體管；然而，閾值電壓可為大約1.5V，這可被認(rèn)為是邊際電壓。關(guān)于到柵極電極的連接，歐姆接觸可導(dǎo)致相對(duì)高的柵極泄漏電流。肖特基接觸可用于柵極電極。具有肖特基接觸的柵極電極導(dǎo)致對(duì)柵極電極的電壓的不良控制。亞閾值斜率可為80mV/十倍的漏極電流。柵極電壓/漏極電流的較低值對(duì)應(yīng)于較陡的亞閾值斜率。期望增強(qiáng)型高電子遷移率晶體管的閾值電壓和亞閾值斜率的進(jìn)一步改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的問題是允許高電子遷移率晶體管具有適當(dāng)高的閾值電壓、適當(dāng)陡的亞閾值斜率和可接受的低柵極泄漏電流。

在一個(gè)方面，提供了一種包括高電子遷移率晶體管的電子設(shè)備。高電子遷移率晶體管可包括溝道層；第一勢(shì)壘層，所述第一勢(shì)壘層包括第一部分、第二部分和第三部分；以及高電子遷移率晶體管的柵極電極。第一勢(shì)壘層可以設(shè)置在溝道層和柵極電極之間，第一勢(shì)壘層的第二部分可以通過第一勢(shì)壘層的第一部分與溝道層間隔開，第一勢(shì)壘層的第二部分可以通過第一勢(shì)壘層的第三部分與柵極電極間隔開，第一勢(shì)壘層的第二部分可具有與勢(shì)壘層的第一部分和第一勢(shì)壘層的第三部分中的每一者的半導(dǎo)體基極材料不同的半導(dǎo)體基極材料，并且與第一勢(shì)壘層的第一部分和第三部分中的每一者相比，第一勢(shì)壘層的第二部分可被配置為捕集更多電荷、更容易重組電子和空穴、或兩者。

在一個(gè)實(shí)施方案中，第一勢(shì)壘層的第二部分可包含In_fAl_gGa_(1-f-g)N，其中0f≤1.0、0≤g≤1.0并且(f+g)≤1.0，并且第一勢(shì)壘層的第一部分、第一勢(shì)壘層的第三部分、或第一部分和第三部分兩者可包含Al_zGa_(1-z)N，其中0.1≤z≤0.5。

在另一個(gè)實(shí)施方案中，與第一勢(shì)壘層的第一部分和第三部分中的每一者相比，第二部分可具有更高的晶體缺陷密度。

在又一個(gè)實(shí)施方案中，高遷移率電子晶體管還可包括源極電極，該源極電極(1)覆蓋第一勢(shì)壘層的第一部分的第一厚度的至少一部分或第二勢(shì)壘層，或者(2)延伸穿過第一勢(shì)壘層的第一部分或第二勢(shì)壘層并接觸溝道層；以及漏極電極，該漏極電極(1)覆蓋第一勢(shì)壘層的第一部分的第一厚度的至少一部分或第二勢(shì)壘層，或者(2)延伸穿過第一勢(shì)壘層的第一部分或第二勢(shì)壘層并接觸溝道層；以及柵極互連件。溝道層可包含GaN，第一勢(shì)壘層的第一部分和第三部分中的每一者可包含Al_zGa_(1-z)N，其中0.1≤z≤0.5，第一勢(shì)壘層的第二部分可包含In_fAl_gGa_(1-f-g)N，其中0f≤1.0、0≤g≤1.0，并且(f+g)≤1.0。第一勢(shì)壘層的第二部分可與溝道層和柵極電極中的每一者間隔開至少2nm。柵極電極可包括p型GaN，并且柵極互連件可與柵極電極形成肖特基接觸。

在另一個(gè)實(shí)施方案中，與第一勢(shì)壘層的第一部分和第三部分中的每一者相比，第一勢(shì)壘層的第二部分可被配置為捕集更多電荷并且更容易重組電子和空穴。