一种含有N型和P型沟道氮化镓器件的互补型逻辑电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种含有N型和P型沟道氮化镓器件的互补型逻辑电路。该互补型逻辑电路包括氮化镓衬底，氮化镓衬底包括N区，N型沟道氮化镓增强型器件位于N区；N型沟道氮化镓增强型器件包括位于N区的氮化镓衬底、第一氮化镓铝缓冲层、第一P型氮化镓层、第一栅极、第一源极和第一漏极；第一氮化镓铝缓冲层包括中间区域和包围中间区域的欧姆接触区；第一P型氮化镓层包括二维电子气抑制区和高阻掺杂沟道区，高阻掺杂沟道区的电阻率大于二维电子气抑制区的电阻率；互连结构用于连接N型沟道氮化镓增强型器件和P型沟道氮化镓增强型器件。本实用新型专利技术实施例提供的技术方案实现了一种增强型的含有N型和P型沟道氮化镓器件的互补型逻辑电路。逻辑电路。逻辑电路。

【技术实现步骤摘要】
一种含有N型和P型沟道氮化镓器件的互补型逻辑电路


[0001]本技术实施例涉及半导体
，尤其涉及一种含有N型和P型沟道氮化镓器件的互补型逻辑电路。

技术介绍

[0002]含有N型和P型沟道氮化镓器件的互补型逻辑电路具有成本低和性能优良的特点，在单片集成互补型逻辑电路中，可以替代硅基器件。
[0003]含有N型和P型沟道氮化镓器件的互补型逻辑电路由N型沟道氮化镓器件和P型沟道氮化镓器件构成。目前的N型沟道氮化镓器件和P型沟道氮化镓器件实现增强型都是技术难点。对于N型沟道氮化镓器件，实现增强型的办法有肖特基栅极结构，栅极凹槽结构，P型氮化镓栅极结构等。对于P型沟道氮化镓器件，目前有报道的办法有栅极凹槽结构和栅极等离子体钝化结构等。目前亟需一种增强型的N型沟道氮化镓器件和增强型的P型沟道氮化镓器件构成的含有N型和P型沟道氮化镓器件的互补型逻辑电路。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本技术实施例提供了一种含有N型和P型沟道氮化镓器件的互补型逻辑电路，以实现一种增强型的含有N型和P型沟道氮化镓器件的互补型逻辑电路。
[0005]本技术实施例提供了一种含有N型和P型沟道氮化镓器件的互补型逻辑电路，包括P型沟道氮化镓增强型器件、N型沟道氮化镓增强型器件和互连结构，包括：氮化镓衬底，所述氮化镓衬底包括N区，所述N型沟道氮化镓增强型器件位于所述N区；
[0006]所述N型沟道氮化镓增强型器件包括位于所述N区的氮化镓衬底、第一氮化镓铝缓冲层、第一P型氮化镓层、第一栅极、第一源极和第一漏极；<br/>[0007]所述第一氮化镓铝缓冲层位于所述N区的氮化镓衬底的表面，所述第一氮化镓铝缓冲层包括中间区域和包围所述中间区域的欧姆接触区；
[0008]所述第一P型氮化镓层位于所述第一氮化镓铝缓冲层远离所述氮化镓衬底的表面的中间区域，所述第一P型氮化镓层包括二维电子气抑制区和包围所述二维电子气抑制区的高阻掺杂沟道区，所述高阻掺杂沟道区的电阻率大于所述二维电子气抑制区的电阻率；
[0009]所述第一栅极位于所述第一P型氮化镓层远离所述第一氮化镓铝缓冲层的表面，且覆盖所述二维电子气抑制区；
[0010]所述第一源极和所述第一漏极位于所述第一氮化镓铝缓冲层远离所述氮化镓衬底的表面，且覆盖所述欧姆接触区；
[0011]所述互连结构用于连接所述N型沟道氮化镓增强型器件的第一源极和所述P型沟道氮化镓增强型器件的第二漏极。
[0012]可选的，所述高阻掺杂沟道区包括氢元素高阻掺杂沟道区，和/或，氧元素高阻掺杂沟道区。
[0013]可选的，所述氮化镓衬底还包括P区，所述P型沟道氮化镓增强型器件位于所述P
区，所述P型沟道氮化镓增强型器件包括所述P区的氮化镓衬底、第二氮化镓铝缓冲层、第二P型氮化镓层、第二栅极、第二源极和第二漏极；
[0014]所述第二氮化镓铝缓冲层位于所述P区的氮化镓衬底的表面；
[0015]所述第二P型氮化镓层位于所述第二氮化镓铝缓冲层远离所述氮化镓衬底的表面，所述第二P型氮化镓层设置有掺杂区和非掺杂区，所述掺杂区位于所述第二P型氮化镓层远离所述第二氮化镓铝缓冲层的表面，其中，所述掺杂区的电阻率大于所述第二P型氮化镓层的非掺杂区的电阻率，且所述掺杂区的掺杂深度小于所述第二P型氮化镓层的厚度；
[0016]第二栅极，位于所述第二P型氮化镓层远离所述第二氮化镓铝缓冲层的表面，且覆盖所述掺杂区；
[0017]所述第二源极和所述第二漏极位于所述第二P型氮化镓层远离所述第二氮化镓铝缓冲层的表面，且位于所述非掺杂区。
[0018]可选的，所述第一氮化镓铝缓冲层和所述第二氮化镓铝缓冲层位于同层且绝缘设置；
[0019]所述第一P型氮化镓层和所述第二P型氮化镓层位于同层且绝缘设置。
[0020]可选的，所述氮化镓衬底还包括互连区，所述互连区位于所述P区和所述N区之间；
[0021]所述互连结构包括导电层；
[0022]所述导电层位于所述第一源极和所述第二P型氮化镓层之间，且所述导电层的一端延伸至所述第二漏极，所述导电层的另一端延伸至所述第一源极。
[0023]可选的，所述互连结构还包括绝缘层，所述绝缘层位于所述第一氮化镓铝缓冲层和所述第二氮化镓铝缓冲层之间，所述氮化镓衬底的表面设置有第一凹槽，所述绝缘层延伸至所述第一凹槽内；所述第一凹槽的深度小于所述氮化镓衬底的厚度。
[0024]可选的，还包括钝化层，所述钝化层位于所述第一栅极远离所述氮化镓衬底的表面，且所述钝化层覆盖所述P区、所述N区和所述互连区。
[0025]可选的，还包括共栅极、共源极和共漏极；
[0026]所述钝化层设置有第一通孔、第二通孔和第三通孔；
[0027]所述共栅极通过第一通孔与所述第一栅极和所述第二栅极连接；
[0028]所述共源极通过第二通孔与所述第二源极连接；
[0029]所述共漏极通过第三通孔与所述第一漏极连接。
[0030]可选的，所述P型沟道氮化镓增强型器件还包括介质层，所述介质层位于所述第二P型氮化镓层远离所述氮化镓衬底的一侧，且所述介质层在所述氮化镓衬底的正投影与所述第二源极和所述第二漏极在所述氮化镓衬底的正投影无交叠，所述第二栅极位于介质层远离所述第二P型氮化镓层一侧的表面。
[0031]可选的，所述第二P型氮化镓层远离所述第二氮化镓铝缓冲层的表面设置有第二凹槽，所述第二凹槽的深度小于所述第二P型氮化镓层的厚度；所述掺杂区位于所述第二凹槽的底面，其中，所述掺杂区的掺杂深度小于所述第二凹槽的底面和所述第二P型氮化镓层邻近所述第二氮化镓铝缓冲层的表面之间的垂直距离。
[0032]本技术提供的技术方案，互连结构用于连接N型沟道氮化镓增强型器件的第一源极和P型沟道氮化镓增强型器件的第二漏极，以构成N型沟道氮化镓增强型器件和P型沟道氮化镓增强型器件组成的增强型的含有N型和P型沟道氮化镓器件的互补型逻辑电路。
其中，P型沟道氮化镓增强型器件为增强型(E
‑
mode)器件(通常又被称为常关操作器件)，不需要额外设计负电压偏置来使器件关断，能够明显改善含有N型和P型沟道氮化镓器件的互补型逻辑电路设计的复杂程度，同时降低电路关态下的静态功耗与开关损耗。对于N型沟道氮化镓增强型器件来说，由于第一P型氮化镓层在未掺杂状态下有大量浓度的空穴，第一P型氮化镓层的高阻掺杂沟道区的电阻率大于二维电子气抑制区的电阻率，即第一P型氮化镓层的高阻掺杂沟道区的空穴的浓度小于二维电子气抑制区的空穴的浓度。相应的，第一P型氮化镓层的高阻掺杂沟道区的电子的浓度大于二维电子气抑制区的电子的浓度。且二维电子气抑制区内由于空穴浓度很大，大大降低了第一栅极下方的电子的浓度。在第一栅极施加正偏压时，连接第一源极的高阻掺杂沟道区和连接第一漏极的高阻掺杂沟道区有大量电子流过，N型沟道氮化镓增强型器件处于打开状态。在第一栅极不施加电压的情况下，N型沟道氮化镓增强型器件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含有N型和P型沟道氮化镓器件的互补型逻辑电路，包括P型沟道氮化镓增强型器件、N型沟道氮化镓增强型器件和互连结构，其特征在于，包括：氮化镓衬底，所述氮化镓衬底包括N区，所述N型沟道氮化镓增强型器件位于所述N区；所述N型沟道氮化镓增强型器件包括位于所述N区的氮化镓衬底、第一氮化镓铝缓冲层、第一P型氮化镓层、第一栅极、第一源极和第一漏极；所述第一氮化镓铝缓冲层位于所述N区的氮化镓衬底的表面，所述第一氮化镓铝缓冲层包括中间区域和包围所述中间区域的欧姆接触区；所述第一P型氮化镓层位于所述第一氮化镓铝缓冲层远离所述氮化镓衬底的表面的中间区域，所述第一P型氮化镓层包括二维电子气抑制区和包围所述二维电子气抑制区的高阻掺杂沟道区，所述高阻掺杂沟道区的电阻率大于所述二维电子气抑制区的电阻率；所述第一栅极位于所述第一P型氮化镓层远离所述第一氮化镓铝缓冲层的表面，且覆盖所述二维电子气抑制区；所述第一源极和所述第一漏极位于所述第一氮化镓铝缓冲层远离所述氮化镓衬底的表面，且覆盖所述欧姆接触区；所述互连结构用于连接所述N型沟道氮化镓增强型器件的第一源极和所述P型沟道氮化镓增强型器件的第二漏极。2.根据权利要求1所述的含有N型和P型沟道氮化镓器件的互补型逻辑电路，其特征在于，所述高阻掺杂沟道区包括氢元素高阻掺杂沟道区，和/或，氧元素高阻掺杂沟道区。3.根据权利要求1所述的含有N型和P型沟道氮化镓器件的互补型逻辑电路，其特征在于，所述氮化镓衬底还包括P区，所述P型沟道氮化镓增强型器件位于所述P区，所述P型沟道氮化镓增强型器件包括所述P区的氮化镓衬底、第二氮化镓铝缓冲层、第二P型氮化镓层、第二栅极、第二源极和第二漏极；所述第二氮化镓铝缓冲层位于所述P区的氮化镓衬底的表面；所述第二P型氮化镓层位于所述第二氮化镓铝缓冲层远离所述氮化镓衬底的表面，所述第二P型氮化镓层设置有掺杂区和非掺杂区，所述掺杂区位于所述第二P型氮化镓层远离所述第二氮化镓铝缓冲层的表面，其中，所述掺杂区的电阻率大于所述第二P型氮化镓层的非掺杂区的电阻率，且所述掺杂区的掺杂深度小于所述第二P型氮化镓层的厚度；第二栅极，位于所述第二P型氮化镓层远离所述第二氮化镓铝缓冲层的表面，且覆盖所述掺杂区；所述第二源极和所述第二漏极位于所述第二P型氮化镓层远离所述第二氮化镓铝缓冲层的表面，且位于所述非掺杂区。4.根据权利要求3所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张元雷，王玉丛，孙志伟，王惟生，赵胤超，刘雯，
申请(专利权)人：西交利物浦大学，
类型：新型
国别省市：