[发明专利]用于氮化镓增强型晶体管的低栅极-泄漏结构和方法

权利要求书

1.一种半导体结构，包括：

基板上的氮化镓(GaN)层；

设置在GaN层上的氮化铝镓(AlGaN)层；以及

设置在AlGaN层上的栅叠层，其中，所述栅叠层包括：

III-V化合物n型掺杂层；

III-V化合物p型掺杂层，邻近所述III-V化合物n型掺杂层；以及

金属层，形成在所述III-V化合物p型掺杂层和所述III-V化合物n型掺杂层之上。

2.根据权利要求1所述的半导体结构，其中，所述栅叠层进一步包括：介电层，在所述金属层之下并且覆盖在所述III-V化合物n型掺杂层和所述III-V化合物p型掺杂层上，或者

所述栅叠层进一步包括：介电层，在所述金属层、所述III-V化合物n型掺杂层、以及所述III-V化合物p型掺杂层之下，所述半导体结构进一步包括另一III-V化合物掺杂层。

3.根据权利要求1所述的半导体结构，其中，所述III-V化合物n型掺杂层包括n型GaN层，并且所述III-V化合物p型掺杂层包括p型GaN层，其中，所述III-V化合物n型掺杂层掺杂有选自由硅和氧构成的组中的杂质，其中，所述III-V化合物p型掺杂层掺杂有选自由镁、钙、锌、铍、和碳构成的组中的杂质，其中，所述III-V化合物p型掺杂层和所述III-V化合物n型掺杂层中的每个均具有在约1纳米和约100纳米之间范围内的厚度。

4.根据权利要求1所述的半导体结构，其中，所述GaN层不掺杂或者非故意掺杂，所述半导体结构进一步包括：源极和漏极部件，配置有所述GaN层、所述AlGaN层、以及栅叠层，以形成增强型晶体管。

5.一种增强型晶体管，包括：

基板上的第一III-V化合物层；

第二III-V化合物层，直接在所述第一III-V化合物层上并且成分与所述第一III-V化合物层不同；以及

栅叠层，在所述第二III-V化合物层上，所述栅叠层包括被配置为二极管的n型掺杂III-V化合物层和p型掺杂III-V化合物层对。

6.根据权利要求5所述的增强型晶体管，其中

所述基板包括蓝宝石基板、硅基板、以及碳化硅基板中的一个；

所述第一III-V化合物层包括氮化镓(GaN)层；以及

所述第二III-V化合物层包括氮化铝镓(AlGaN)层，

其中，所述栅叠层进一步包括：金属层，设置在所述n型掺杂III-V化合物层和p型掺杂III-V化合物层对上；

所述n型掺杂III-V化合物层包括n型掺杂GaN层；以及

所述p型掺杂III-V化合物层包括p型掺杂GaN层，

其中，所述金属层通过进行热退火处理，具有与所述n型掺杂III-V化合物层和p-型掺杂III-V化合物层对的欧姆接触，

其中，所述栅叠层进一步包括：在所述金属层和所述n型掺杂III-V化合物层和p型掺杂III-V化合物层对之间的绝缘材料层。

7.根据权利要求6所述的增强型晶体管，其中，所述栅叠层进一步包括：在所述第二III-V化合物层和所述n型掺杂III-V化合物层和p型掺杂III-V化合物层对之间的绝缘材料层。

8.根据权利要求5所述的增强型晶体管，进一步包括：氮化铝(AlN)层，介于所述第一III-V化合物层和第二III-V化合物层之间；

插入有所述栅叠层的源极和漏极部件，其中，所述源极和漏极部件包括选自由钛、铝、镍、以及金构成的组中的金属，

其中，所述栅叠层进一步包括：第三掺杂III-V化合物层，邻近所述n型掺杂III-V化合物层和p型掺杂III-V化合物层对。

9.一种方法，包括：

在基板上形成第一III-V化合物层；

在所述第一III-V化合物层上形成第二III-V化合物层，其中，所述第二III-V化合物层与所述第一III-V化合物层不同；

形成栅极叠层，包括：

形成具有n型掺杂III-V化合物层和p型掺杂III-V化合物层对的二极管，以及

在所述二极管上形成金属层；以及

在所述第二III-V化合物层上形成源极和漏极部件并且插入有所述栅叠层。

10.根据权利要求9所述的方法，其中

所述形成第一III-V化合物层包括形成不掺杂氮化镓层；

所述形成第二III-V化合物层包括形成氮化铝镓层；以及

所述形成二极管包括：形成由硅和氧中的一个掺杂的n型氮化镓层，并且形成由镁、钙、锌、铍、和碳中之一掺杂的p型氮化镓层，

其中，所述形成栅叠层包括：执行热退火，以在所述二极管和所述金属层之间形成欧姆接触，或者所述形成栅叠层进一步包括：在所述二极管和所述金属层之间形成绝缘材料层。