GaN增强型HEMT和增强型GaN FET制造技术

本实用新型专利技术涉及GaN增强型HEMT和增强型GaN FET。在一个实施方案中，III‑V高电子迁移率半导体器件包括：包括GaN层的半导体衬底、位于该GaN层上的AlGaN层，其中在该GaN层与该AlGaN层的界面附近形成2DEG。绝缘体可以位于该AlGaN层的至少第一部分上，并且P型GaN栅极区域可以覆盖该AlGaN层的第二部分，其中该2DEG不位于该P型GaN栅极区域下面。

GaN Enhanced HEMT and Enhanced GaN FET

The utility model relates to a GaN enhanced HEMT and an enhanced GaN FET. In one implementation, the III_V high electron mobility semiconductor device includes a semiconductor substrate including a GaN layer and an AlGaN layer located on the GaN layer, where a 2DEG is formed near the interface between the GaN layer and the AlGaN layer. The insulator can be located on at least the first part of the AlGaN layer, and the P-type GaN gate area can cover the second part of the AlGaN layer, where the 2DEG is not located below the P-type GaN gate area.

【技术实现步骤摘要】
GaN增强型HEMT和增强型GaNFET
本技术整体涉及电子器件，并且更具体地讲，涉及GaN增强型HEMT和增强型GaNFET。
技术介绍
过去，半导体工业利用各种方法和结构来形成增强型高电子迁移率晶体管(HEMT)。HEMT通常由来自元素周期表第III-V族的复合半导体材料形成。本领域技术人员将理解的是，新的元素周期表可以将这些元素称为第13和15族。HEMT通常利用P掺杂的复合半导体材料来耗尽载流子并且有助于作为增强型晶体管进行操作。在一些实施方案中，来自P掺杂半导体材料的掺杂物向外扩散到HEMT结构的其他部分中。这通常导致减少HEMT的RdsON。在一些实施方案中，将P掺杂半导体材料图案化以便有利于增强型操作。在一些形成方法中，图案化影响HEMT的其他部分，这导致更高的动态RdsON。另外，用于形成栅极电极的一些材料导致较高的栅极泄漏电流，特别是在栅极电压较高时。因此，可取的是有一种具有更低RdsON、或者具有较低或动态RdsON、或者具有更低栅极泄漏电流的增强型化合物半导体HEMT。
技术实现思路
至少为了解决上述问题，本技术提出了一种GaN增强型HEMT和增强型GaNFET。根据一个方面，提供了一种GaN增强型HEMT，包括：具有GaN沟道层的半导体衬底；具有第一铝含量的AlGaN阻挡层，所述AlGaN阻挡层位于所述GaN沟道层上并且在所述GaN沟道层与所述AlGaN阻挡层之间的界面附近形成2DEG区域；位于所述AlGaN阻挡层上的AlGaN扩散缓冲层，所述AlGaN扩散缓冲层具有随着远离所述AlGaN阻挡层的距离而减小的第二铝含量，其中GaN含量随着远离所述AlGaN阻挡层的所述距离而增加；和位于所述AlGaN扩散缓冲层的第一部分上的P型GaN栅极层。根据另一个方面，提供了强型化合物半导体FET，包括：GaN层；位于所述GaN层上的AlGaN层，其中在所述GaN层和所述AlGaN层的界面附近形成2DEG；位于所述AlGaN层上的P型GaN区域，其中所述AlGaN层的与所述P型GaN区域相邻的部分被氧化以在所述AlGaN层上形成第一绝缘体；其中所述第一绝缘体的部分暴露下面的所述AlGaN层的第一部分；和位于所述AlGaN层的所述暴露的第一部分上的源极电极和漏极电极。根据又一个方面，提供了一种增强型GaNFET，包括：包括GaN层的半导体衬底；位于所述GaN层上的AlGaN层，其中在所述GaN层和所述AlGaN层的界面附近形成2DEG；位于所述AlGaN层的至少第一部分上的绝缘体；覆盖所述AlGaN层的第二部分的P型GaN栅极区域，其中所述2DEG不位于所述P型GaN栅极区域下面；覆盖所述AlGaN层的第三部分的源极电极；和覆盖所述AlGaN层的第四部分的漏极电极。附图说明图1示出根据本技术的增强型HEMT的实施方案的示例的放大截面部分；图2示出根据本技术的形成图1的HEMT的方法的实施方案的示例中的一个阶段；图3示出根据本技术的形成图1的HEMT中的后续阶段；图4示出根据本技术的形成图1的HEMT中的另一个后续形成阶段的实施方案的示例；图5示出根据本技术的形成图1的HEMT中的又另一个后续形成阶段的实施方案的示例；图6是具有曲线的曲线图，该曲线以一般方式示出根据本技术的图1的HEMT的一些不同层的一些材料含量；图7示出根据本技术的化合物半导体HEMT的实施方案的示例的截面部分，该化合物半导体HEMT可以具有可作为图1的HEMT的替代性实施方案的实施方案；图8示出根据本技术的制造图7的HEMT中的一个阶段的实施方案的示例；以及图9示出根据本技术的可作为图1或图7的HEMT的替代性实施方案的增强型HEMT的实施方案的示例的截面部分。具体实施方式为使图示清晰且简明，图中的元件未必按比例绘制，一些元件可能为了进行示意性的说明而被夸大，而且除非另外规定，否则不同图中的相同参考标号指示相同的元件。此外，为使描述简单，可省略公知步骤和元件的描述和细节。如本文所用，载流元件或载流电极意指器件的载送通过器件的电流的元件，诸如MOS晶体管的源极或漏极或者双极型晶体管的发射极或集电极或者二极管的阴极或阳极，而控制元件或控制电极意指器件的控制通过器件的电流的元件，诸如MOS晶体管的栅极或者双极型晶体管的基极。另外，一个载流元件可载送沿一个方向通过器件的电流，诸如载送进入器件的电流，而第二载流元件可载送沿相反方向通过器件的电流，诸如载送离开器件的电流。尽管器件在本文中可以被描述为某些N沟道或P沟道器件或者某些N型或P型掺杂区，但本领域的普通技术人员将理解，根据本技术的互补器件也是可以的。本领域的普通技术人员理解，导电类型是指通过其发生传导的机制，诸如通过空穴或电子传导，因此，导电类型不是指掺杂浓度而是指掺杂类型，诸如P型或N型。本领域的技术人员应当理解，本文所用的与电路操作相关的短语“在…期间”、“在…同时”和“当…时”并不确切地指称某个动作在引发动作后立即发生，而是指在初始动作所引发的反应之间可能存在一些较小但合理的延迟，诸如各种传播延迟。另外，短语“在…同时”是指某个动作至少在引发动作持续过程中的一段时间内发生。词语“大概”或“基本上”的使用意指元件的值具有预期接近陈述值或位置的参数。然而，如本领域所熟知，始终存在妨碍值或位置确切地为陈述值或位置的微小差异。本领域公认的是，最多达至少百分之十(10％)(并且对于包括半导体掺杂浓度的一些元件，最多至百分之二十(20％))的偏差是与确切如所述的理想目标相差的合理偏差。在关于信号状态使用时，术语“生效”意指信号的有效状态，而术语“失效”意指信号的无效状态。信号的实际电压值或逻辑状态(诸如“1”或“0”)取决于使用的是正逻辑还是负逻辑。因此，如果使用的是正逻辑，则高电压或高逻辑可生效，如果使用的是负逻辑，则低电压或低逻辑可生效；而如果使用的是正逻辑，则低电压或低状态可失效，如果使用的是负逻辑，则高电压或高逻辑可失效。在本文中，使用正逻辑约定，但本领域的技术人员理解，也可以使用负逻辑约定。权利要求书和/或具体实施方式中的术语“第一”、“第二”、“第三”等(如用在元件名称的一部分中)用于区分类似元件，并且不一定描述时间上、空间上、等级上或任何其他方式的顺序。应当理解，如此使用的术语在适当情况下可互换，并且本文所述的实施方案能够以除本文所述或举例说明外的其他顺序来操作。提到“一个实施方案”，意味着结合该实施方案描述的特定的特征、结构或特性包含在本技术的至少一个实施方案中。因此，在本说明书通篇内的不同位置出现的短语“在一个实施方案中”，不一定都指同一个实施方案，但在某些情况下，有可能指同一个实施方案。此外，如本领域的普通技术人员所清楚的，在一个或多个实施方案中，具体特征、结构或特性可以任何合适的方式结合。为了附图清楚显示，器件结构的掺杂区域被示出为具有大致直线的边缘和精确角度的拐角。然而，本领域的技术人员理解，由于掺杂物的扩散和激活，掺杂区域的边缘通常可不为直线并且拐角可不为精确角度。另外，本说明书示出了一种蜂窝式设计来代替单体设计，在该蜂窝式设计中，体区是多个蜂窝区，在单体设计中，体区由以细长图案(通常以蜿蜒图案本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种GaN增强型HEMT，包括：具有GaN沟道层的半导体衬底；具有第一铝含量的AlGaN阻挡层，所述AlGaN阻挡层位于所述GaN沟道层上并且在所述GaN沟道层与所述AlGaN阻挡层之间的界面附近形成2DEG区域；位于所述AlGaN阻挡层上的AlGaN扩散缓冲层，所述AlGaN扩散缓冲层具有随着远离所述AlGaN阻挡层的距离而减小的第二铝含量，其中GaN含量随着远离所述AlGaN阻挡层的所述距离而增加；和位于所述AlGaN扩散缓冲层的第一部分上的P型GaN栅极层。

【技术特征摘要】
2017.02.02 US 15/422,7641.一种GaN增强型HEMT，包括：具有GaN沟道层的半导体衬底；具有第一铝含量的AlGaN阻挡层，所述AlGaN阻挡层位于所述GaN沟道层上并且在所述GaN沟道层与所述AlGaN阻挡层之间的界面附近形成2DEG区域；位于所述AlGaN阻挡层上的AlGaN扩散缓冲层，所述AlGaN扩散缓冲层具有随着远离所述AlGaN阻挡层的距离而减小的第二铝含量，其中GaN含量随着远离所述AlGaN阻挡层的所述距离而增加；和位于所述AlGaN扩散缓冲层的第一部分上的P型GaN栅极层。2.根据权利要求1所述的GaN增强型HEMT，其还包括位于所述AlGaN扩散缓冲层的第二部分上并且邻接所述P型GaN栅极层的绝缘体层，所述绝缘体层包括铝。3.根据权利要求1所述的GaN增强型HEMT，其中所述第二铝含量的最大值不大于所述第一铝含量。4.根据权利要求1所述的GaN增强型HEMT，其中所述第二铝含...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿布舍克·班纳吉，皮特·莫昂，戈登·M·格里芙尼亚，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：新型
国别省市：美国,US