具有改进的终止结构的氮化镓晶体管制造技术

本申请案涉及一种具有改进的终止结构的氮化镓晶体管。一种氮化镓晶体管包含定位于栅极与漏极之间的一或多个P型空穴注入结构。所述P型空穴注入结构经配置以在晶体管沟道中注入空穴以与捕获到的载流子(例如，电子)组合，因此沟道的电导率较不易受施加到所述晶体管的先前电压电位影响。

【技术实现步骤摘要】
具有改进的终止结构的氮化镓晶体管相关申请的交叉引用本申请要求2018年4月23日提交的第62/661,585号美国临时专利申请“具有改进的终止结构的氮化镓晶体管(GALLIUMNITRIDETRANSISTORWITHIMPROVEDTERMINATION)”的优先权，所述美国临时专利申请出于所有目的而特此以全文引用的方式并入。
本专利技术大体上涉及半导体装置，且确切地说，涉及基于氮化镓(GaN)的装置。
技术介绍
在半导体技术中，GaN用以形成各种集成电路装置，例如高功率场效应晶体管、金属绝缘体半导体场效应晶体管(metalinsulatorsemiconductorfieldeffecttransistor，MISFET)、高频晶体管、高功率肖特基整流器和高电子迁移率晶体管(highelectronmobilitytransistor，HEMT)。可通过生长可生长于硅、碳化硅、蓝宝石、氮化镓或其它基质上的外延层来形成这些装置。常常使用AlGaN与GaN的异质外延接面来形成装置。此结构已知在接面处形成高电子迁移率二维电子气体(two-dimensionalelectrongas，2DEG)。有时，添加额外层以改进或修改2DEG中的电子的电荷密度和迁移率。在一些应用中，可能需要具有改进GaN装置的可靠性和/或性能的改进的终止结构。
技术实现思路
本公开的一些实施例涉及基于镓氮化镓(GaN)的晶体管，其包含一或多个空穴注入结构以缓解引起电流崩溃的捕获到的载流子的影响。GaN晶体管包含到衬底的源极、栅极和漏极连接。沟道形成于所述源极与所述漏极之间，且取决于所述源极与所述栅极之间施加的电压电位而允许或阻挡穿过所述沟道的电流流动。一或多个P型结构形成于所述衬底上且定位于所述沟道中。所述P型结构经配置以在所述沟道中注入空穴以与捕获到的载流子组合并中和所述载流子。中和所述捕获到的载流子使得所述沟道能够更导电且较不易受施加到所述晶体管的先前电压电位影响。在一些实施例中，一种晶体管包括半导体衬底和形成于所述衬底中且包含与所述衬底的一部分接触的源极电极的源极区。漏极区形成于所述衬底中且与所述源极区分离。栅极区形成于所述衬底中且包含与所述衬底的一部分接触的栅极堆叠，其中所述栅极区定位于所述源极区与所述漏极区之间。空穴注入区形成于所述衬底中且包含与所述衬底的一部分接触的P型层，其中所述空穴注入区定位于所述栅极区与所述漏极区之间。介电层形成于所述P型层的第一部分上方且与其接触。连续金属层(1)形成于所述衬底的所述漏极区上方且与其接触以形成漏极电极，(2)形成于所述P型层的第二部分上方且与其接触以形成空穴注入电极，且(3)形成于所述介电层的一部分上方与其接触以形成用于所述空穴注入区的场板。在一些实施例中，所述连续金属层跨越所述衬底的所述漏极区延伸，与所述P型层的第一侧表面邻接并跨越所述P型层的顶表面的第一区延伸。在各种实施例中，所述介电层跨越所述衬底的表面延伸，与所述P型层的第二侧表面邻接并跨越所述P型层的所述顶表面的第二区延伸。在一些实施例中，所述场板跨越所述介电层延伸并在变得与所述P型层的所述第二侧表面共面之前终止。在一些实施例中，所述连续金属层与所述P型层欧姆接触。在各种实施例中，所述晶体管进一步包括沿着所述漏极区的长度形成的多个个别空穴注入区。在各种实施例中，所述空穴注入区是第一空穴注入区，且第二空穴注入区形成于所述衬底中且定位于所述第一空穴注入区与所述栅极区之间。在一些实施例中，所述第二空穴注入区包含与所述衬底的一部分接触且不与所述连续金属层欧姆接触的P型层。在各种实施例中，所述连续金属层形成于所述P型层的顶表面的大约二分之一上方，且所述介电层形成于所述P型层的所述顶表面的剩余部分上方。在一些实施例中，所述半导体衬底包括氮化镓。在一些实施例中，一种晶体管包括半导体衬底和形成于所述衬底中且包含与所述衬底的一部分接触的源极电极的源极区。漏极区形成于所述衬底中且与所述源极区分离。栅极区形成于所述衬底中且包含与所述衬底的一部分接触的栅极堆叠，其中所述栅极区定位于所述源极区与所述漏极区之间。空穴注入区形成于所述衬底中且包含与所述衬底的一部分接触的P型层，其中所述空穴注入区定位于所述栅极区与所述漏极区之间。介电层跨越所述P型层的顶表面的第一区延伸。金属层(1)跨越所述衬底的漏极区延伸以形成漏极电极，(2)跨越所述P型层的所述顶表面的第二区延伸以形成空穴注入电极，且(3)跨越所述介电层的一部分延伸以形成场板。在一些实施例中，所述场板是空穴注入区场板。在各种实施例中，所述金属层跨越所述衬底的所述漏极区延伸，与所述P型层的第一侧表面邻接，并跨越所述P型层的所述顶表面的所述第二区延伸以形成所述空穴注入电极。在一些实施例中，所述介电层跨越所述衬底的表面延伸，与所述P型层的第二侧表面邻接并跨越所述P型层的所述顶表面的所述第一区延伸。在各种实施例中，所述场板跨越所述介电层延伸并在变得与所述P型层的所述第二侧表面共面之前终止。在一些实施例中，所述金属层与所述P型层欧姆接触。在各种实施例中，所述晶体管进一步包括沿着所述漏极区的长度形成的多个个别空穴注入区。在一些实施例中，所述空穴注入区是第一空穴注入区，且第二空穴注入区形成于所述衬底中且定位于所述第一空穴注入区与所述栅极区之间。在各种实施例中，所述第二空穴注入区包含与所述衬底的一部分接触且不与所述连续金属层欧姆接触的P型层。在一些实施例中，一种晶体管包括半导体衬底和形成于所述衬底中且包含与所述衬底的一部分接触的源极电极的源极区。漏极区形成于所述衬底中且与所述源极区分离。栅极区形成于所述衬底中且包含与所述衬底的一部分接触的栅极堆叠，其中所述栅极区定位于所述源极区与所述漏极区之间。浮置空穴注入区形成于所述衬底中且包含与所述衬底的一部分接触的P型层，其中所述空穴注入区定位于所述栅极区与所述漏极区之间。为了更好地理解本公开的性质和优点，应参考以下描述和附图。但是，应理解，附图中的每一个仅出于说明的目的而提供，且并不既定作为本公开的范围的限度的定义。而且，一般说来，且除非相反从描述显而易见，否则元件通常相同或至少在功能或目的上类似，在描述中不同图中的元件使用相同附图标记。附图说明图1说明根据本公开的实施例的基于GaN的半导体晶体管100的简化平面图；图2说明图1中展示的基于GaN的半导体晶体管的有源区的放大部分平面图；图3说明跨越图2中所说明的晶体管单元上的线A-A的部分横截面图；图4说明根据本公开的实施例的基于GaN的晶体管的漏极区的简化平面图；图5说明跨越图4中所展示的晶体管的部分横截面图；图6说明根据本公开的实施例的基于GaN的晶体管的漏极区的简化平面图；图7说明跨越图6中所展示的晶体管的部分横截面图；图8说明图7中所展示的晶体管的横截面B-B；图9说明根据本公开的实施例的基于GaN的晶体管的部分横截面图；图10说明跨越图9中所展示的晶体管的部分横截面图C-C；图11说明根据本公开的实施例的基于GaN的晶体管的部分横截面图；图12说明根据本公开的实施例的基于GaN的晶体管的简化平面图；图13说明根据本公开的实施例的基于GaN的晶体管的简化平面图；图14说明根据本公开的实施例的基于GaN的晶体管的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种晶体管，其包括：半导体衬底；源极区，其形成于所述衬底中且包含与所述衬底的一部分接触的源极电极；漏极区，其形成于所述衬底中且与所述源极区分离；栅极区，其形成于所述衬底中且包含与所述衬底的一部分接触的栅极堆叠，所述栅极区定位于所述源极区与所述漏极区之间；空穴注入区，其形成于所述衬底中且包含与所述衬底的一部分接触的P型层，所述空穴注入区定位于所述栅极区与所述漏极区之间；介电层，其形成于所述P型层的第一部分上方且与其接触；以及连续金属层，其(1)形成于所述衬底的所述漏极区上方且与其接触以形成漏极电极，(2)形成于所述P型层的第二部分上方且与其接触以形成空穴注入电极，且(3)形成于所述介电层的一部分上方与其接触以形成用于所述空穴注入区的场板。

【技术特征摘要】
2018.04.23 US 62/661,5851.一种晶体管，其包括：半导体衬底；源极区，其形成于所述衬底中且包含与所述衬底的一部分接触的源极电极；漏极区，其形成于所述衬底中且与所述源极区分离；栅极区，其形成于所述衬底中且包含与所述衬底的一部分接触的栅极堆叠，所述栅极区定位于所述源极区与所述漏极区之间；空穴注入区，其形成于所述衬底中且包含与所述衬底的一部分接触的P型层，所述空穴注入区定位于所述栅极区与所述漏极区之间；介电层，其形成于所述P型层的第一部分上方且与其接触；以及连续金属层，其(1)形成于所述衬底的所述漏极区上方且与其接触以形成漏极电极，(2)形成于所述P型层的第二部分上方且与其接触以形成空穴注入电极，且(3)形成于所述介电层的一部分上方与其接触以形成用于所述空穴注入区的场板。2.根据权利要求1所述的晶体管，其中所述连续金属层跨越所述衬底的所述漏极区延伸，与所述P型层的第一侧表面邻接并跨越所述P型层的顶表面的第一区延伸。3.根据权利要求2所述的晶体管，其中所述介电层跨越所述衬底的表面延伸，与所述P型层的第二侧表面邻接并跨越所述P型层的所述顶表面的第二区延伸。4.根据权利要求3所述的晶体管，其中所述场板跨越所述介电层延伸并在变得与所述P型层的所述第二侧表面共面之前终止。5.根据权利要求1所述的晶体管，其中所述连续金属层与所述P型层欧姆接触。6.根据权利要求1所述的晶体管，其进一步包括沿着所述漏极区的长度形成的多个个别空穴注入区。7.根据权利要求1所述的晶体管，其中所述空穴注入区是第一空穴注入区，且第二空穴注入区形成于所述衬底中且定位于所述第一空穴注入区与所述栅极区之间。8.根据权利要求7所述的晶体管，其中所述第二空穴注入区包含与所述衬底的一部分接触且不与所述连续金属层欧姆接触的P型层。9.根据权利要求1所述的晶体管，其中所述连续金属层形成于所述P型层的顶表面的大约二分之一上方，且所述介电层形成于所述P型层的所述顶表面的剩余部分上方。10.根据权利要求1所述的晶体管，其中所述半导体衬底包括氮化镓。11.一种晶体管，其包括：半导体衬底；源极区，其形成于所述衬底中且包含与...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·M·金策，M·J·哈姆丹，
申请(专利权)人：纳维达斯半导体公司，
类型：发明
国别省市：美国,US