[发明专利]III族氮化物晶体管布局

说明书

一种包含GaN FET(124)的半导体装置(100)在沟道区域外具有绝缘栅极结构(112)，该绝缘栅极结构可操作以阻断半导体装置的两个区域之间的二维电子气中的电流。绝缘栅极结构(112)与GaN FET的栅极同时形成并具有与该栅极相同的结构。

技术领域

本发明涉及半导体装置领域。更具体地，本发明涉及半导体装置中的氮化镓FET。

背景技术

III族氮化物材料(例如GaN)形成的场效应晶体管(FET)对电源开关表现出令人满意的特性，例如相比于硅FET，表现出高带隙和高热导率。然而，不理想的是，GaN FET易受到从漏极通过区域外的二维电子气到源极的泄漏电流的影响。

发明内容

包含GaN FET的半导体装置在区域外具有绝缘栅极结构，该绝缘栅极结构可操作以阻断半导体装置的两个域之间的二维电子气中的电流。绝缘栅极结构与GaN FET的栅极同时形成并具有与该栅极相同的结构。

附图说明

图1A-1D是一个示例半导体装置的横截面。

图2-7是具有绝缘栅极结构的示例性配置的半导体装置的俯视图。

具体实施方式

以下共同未决的专利申请通过引用结合在此：申请号US13/886,378；US 2014/0042452 Al；申请号US13/886,652(TI-71492WO，对应与本申请同时提交的PCT申请)；申请号US 13/886,688(TI-72417WO，对应与本申请同时提交的PCT申请)；申请号US 13/886,709以及申请号US13/886,744(TI-72605WO，对应与本申请同时提交的PCT申请)。

一种包含GaN FET的半导体装置在区域外具有绝缘栅极结构，该绝缘栅极结构阻断该半导体装置的两个域之间的二维电子气中的电流。该绝缘栅极结构与GaN FET的栅极同时形成。

III族氮化物半导体材料是以下材料：III族(硼族)元素(硼、铝、镓、铟)提供半导体材料中的一部分原子并且氮原子提供剩余部分。III族氮化物半导体材料的实例有氮化镓、硼氮化镓、铝氮化镓、氮化铟以及铝氮化镓铟。III族氮化物材料可以用可变下标书写以表明可能的计量比范围。例如，铝氮化铟可以写为Al_xGa_1-xN，而铝氮化镓铟可以写为In_xAl_yGa_1-x-yN。GaN FET是包括III族氮化物半导体材料的场效应晶体管的一个实例。

图1A-1D是一个示例半导体装置的横截面。参考图1A，半导体装置100在衬底(例如电绝缘层)102上形成。电绝缘层可以是，例如300至2000纳米的半绝缘氮化镓。电绝缘层可以是，例如，半绝缘的，以便在电绝缘层下方的层和电绝缘层上方的层之间提供所需电绝缘水平。衬底102还可以包括例如硅基晶片以及硅基晶片和电绝缘层之间的氮化铝绝缘层和分级AlxGa1-xN缓冲层。

低缺陷层104在衬底102的电绝缘层上形成。低缺陷层104可以是，例如25至1000纳米的氮化镓。可以形成低缺陷层104以最小化晶体缺陷，该缺陷可能对电子迁移率有不利影响，这可以使得低缺陷层104被掺杂有碳、铁或其他掺杂类物质，如具有小于10¹⁷cm^-3的掺杂密度。