[發(fā)明專(zhuān)利]基于III族氮化物的晶體管器件

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202180031754.1
• 申請(qǐng)日: 2021-04-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115398644A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: H·布雷奇;J·特維南
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L29/20
• 分類(lèi)號(hào): H01L29/20;H01L29/40;H01L29/778;H01L23/485
• 代理公司: 中國(guó)專(zhuān)利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉書(shū)航;呂傳奇

提供了一種基于III族氮化物的晶體管器件，其具有柵極漏極電容(C_GD)、漏極源極電容(C_DS)和漏極源極導(dǎo)通電阻(RDSon)。漏極源極電壓(V_DS)為0V時(shí)的柵極漏極電容(C_GD)即C_GD(0V)與V_DS的值0V時(shí)的柵極漏極電容C_GD即C_GDV的比率至少為3:1，其中V_DS小于15V。

背景技術(shù)

迄今為止，在功率電子應(yīng)用中使用的晶體管典型地已經(jīng)是利用硅(Si)半導(dǎo)體材料制備的。用于功率應(yīng)用的常見(jiàn)的晶體管器件包括Si CoolMOS?、Si功率MOSFET和Si絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。最近，已經(jīng)考慮了碳化硅(SiC)功率器件。諸如氮化鎵(GaN)器件之類(lèi)的III族-N半導(dǎo)體器件現(xiàn)在正成為用以承載大電流、支持高電壓和提供極低的導(dǎo)通電阻和快速開(kāi)關(guān)時(shí)間的有吸引力的候選。

氮化鎵器件對(duì)于用于通信系統(tǒng)的功率放大器而言也是有吸引力的候選。在效率和功率密度方面，III族-氮化物材料的諸如高擊穿場(chǎng)值、飽和速度和低場(chǎng)遷移率之類(lèi)的優(yōu)點(diǎn)好過(guò)基于硅的器件。

然而，對(duì)基于III族氮化物的器件的進(jìn)一步改進(jìn)是合期望的。高的2DEG密度(造成低的Rdson和高的飽和電流)導(dǎo)致高的寄生電容(例如柵極漏極電容C_GD)，這特別是對(duì)于RF應(yīng)用而言可能具有不想要的效果。挑戰(zhàn)是在不降低2DEG密度的情況下將寄生電容最小化為恰是低于工作電壓的。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明，基于III族氮化物的晶體管器件包括位于基于III族氮化物的基礎(chǔ)層的第一主表面上的源極電極、漏極電極和柵極電極，其中柵極在橫向上被布置在源極電極和漏極電極之間。基于III族氮化物的晶體管器件還包括在橫向上被布置在柵極電極和漏極電極之間并且與柵極電極和漏極電極間隔開(kāi)的場(chǎng)板。

在一些實(shí)施例中，柵極電極的底部具有50 nm至500 nm，或30 nm至350 nm，例如大約250 nm的寬度，并且柵極電極和場(chǎng)板之間在最靠近點(diǎn)處的距離為30 nm至500 nm，或30nm至350 nm，例如大約250 nm。在一些實(shí)施例中，柵極電極的底部和場(chǎng)板的底部均具有200nm至350nm，例如大約250 nm的寬度，并且柵極電極和場(chǎng)板之間在最靠近點(diǎn)處的距離為200nm至350 nm，例如大約250 nm。

在一些實(shí)施例中，基于III族氮化物的晶體管器件具有柵極漏極電容(C_GD)、漏極源極電容(C_DS)和漏極源極導(dǎo)通電阻(RDSon)。在一些實(shí)施例中，漏極源極電壓(V_DS)為0V時(shí)的柵極漏極電容(C_GD)即C_GD(0V)與V_DS的值 0V時(shí)的柵極漏極電容C_GD即C_GDV的比率至少為2:1，或至少為6:1，其中V_DS小于20V。在一些實(shí)施例中，柵極漏極電容(C_GD)的比率處在至少3:1，其中V_DS小于15V。