[发明专利]高压GaN基异质结晶体管的终止结构和接触结构

说明书

相关申请的交叉引用

该申请涉及与其同日提交的序列号为No.11/725,760且名为 “Cascode Circuit Employing A Depletion-Mode，GaN-Based Fet”的共同 待决的美国专利申请，并且通过引用将其内容合并与此。

该申请还涉及与其同日提交的序列号为No.11/725,820且名为 “High-Voltage GaN-Based Heterojunction Transistor Structure and Method of Forming Same”的共同待决的美国专利申请，并且通过引用 将其内容合并与此。

技术领域

本发明涉及高压晶体管异质结构，更具体来讲，涉及高压氮化镓 (GaN)高电子迁移率晶体管(HEMT)。

背景技术

氮化镓(GaN)提供重要的机会来增强诸如高电子迁移率晶体管 (HEMT)的电子器件的性能。HEMT表现得更像传统的场效应晶体管 (FET)，并且HEMT器件的制造是基于FET结构的。然而，HEMT 需要两个化合物半导体层之间非常精确的晶格匹配异质结。通常，GaN HEMT具有沉积在衬底上的肖特基(Schottky)层和GaN缓冲层，以 及沉积在肖特基层上的源极接触、栅极接触和漏极接触。

通过在具有大带隙的AlGaN层和具有较窄带隙的GaN层之间的异 质结界面上形成量子阱，GaN基HEMT器件能够将电子迁移率最大化。 结果，电子被捕获在量子阱中。通过在未被掺杂的GaN层中的二维电 子气来表现所捕获的电子。通过向栅电极施加电压来控制电流量，所 述栅电极与半导体肖特基接触，以使得电子沿着源电极和漏电极之间 的沟道流动。

随着HEMT的市场持续扩大，仍然期望进行一些改进，以增强诸 如击穿电压Vbr和漏电流I的各种操作特性。例如，因为肖特基层通常 是金属的并且在HEMT制造过程中和/或HEMT的操作过程中会暴露于 空气中，所以仍然需要充分地解决引起的该个问题。由于肖特基层暴 露于空气中，因此会在肖特基层的表面上发生诸如氧化的表面反应。 这些表面反应会劣化HEMT的性能，并且还会降低钝化处理的效率。 钝化处理是指将电介质材料沉积在HEMT表面上，以钝化或填充 HEMT表面上的表面陷阱，由此避免由于这些表面陷阱而导致的器件 劣化，诸如RF至DC频散。

因此，除了别的因素以外，仍然需要高电压GaN HEMT结构具有 能够防止在GaN HEMT操作和制造过程中的表面反应的可再生终止 层。

发明内容

根据本发明，提供了一种半导体器件，该半导体器件包括：衬底； 第一有源层，所述第一有源层设置在所述衬底的上方；以及第二有源 层，所述第二有源层设置在所述第一有源层上。所述第二有源层具有 比所述第一有源层高的带隙，使得在所述第一有源层和所述第二有源 层之间产生二维电子气层。在所述第二有源层上设置的终止层包括 InGaN。在所述终止层上设置源极接触、栅极接触和漏极接触。

根据本发明的一个方面，所述第一有源层包含III族氮化物半导体 材料。所述第一有源层包含GaN。

根据本发明的另一个方面，所述第二有源层包含III族氮化物半导 体材料。

根据本发明的另一个方面，所述第二有源层包含Al_xGa_1-xN，其中 0＜X＜1。

根据本发明的另一个方面，所述第二有源层选自由AlGaN、AlInN 和AlInGaN组成的组。

根据本发明的另一个方面，在所述衬底和所述第一有源层之间设 置成核层。

根据本发明的另一个方面，一种半导体器件包括：衬底；第一有 源层，所述第一有源层设置在所述衬底的上方；第二有源层，所述第 二有源层设置在所述第一有源层上。所述第二有源层具有比所述第一 有源层高的带隙，使得在所述第一有源层和所述第二有源层之间产生 二维电子气层。在所述第二有源层的上方设置终止层。所述终止层选 自由掺杂Fe的GaN、掺杂Si的GaN、FeN和SiN组成的组。在所述 终止层上设置源极接触、栅极接触和漏极接触。