[发明专利]具有双栅极的III族氮化物场效应晶体管

说明书

场效应晶体管(FET)包括III‑族氮化物沟道层、沟道层上的III‑族氮化物势垒层、势垒层上的第一电介质、延伸通过第一电介质且部分地或完全地通过势垒层的第一栅极沟槽、第一栅极沟槽的底部和壁上的第二电介质、第一栅极沟槽的第一侧上的源极电极、与第一侧相对的第一栅极沟槽的第二侧上的漏极电极、第二电介质上并填充第一栅极沟槽的第一栅极电极、第一栅极沟槽和漏极电极之间的第三电介质、延伸穿过第三介电质并且横向地位于第一栅极沟槽与漏极电极之间的第二栅极沟槽以及填充第二栅极沟槽的第二栅极电极。

相关申请的交叉引用

本申请涉及2013年9月10日授权的美国专利8,530,978、2014年10月7日授权的美国专利8,853,709、2015年1月27日授权的美国专利8,941,118和2014年5月29日提交的美国专利申请14/290,029，并且涉及并要求2015年11月19日提交的美国临时专利申请62/257,328的优先权，其全部内容通过援引并入本文。本申请要求于2015年11月19日提交的美国专利序列号62/257,328的优先权并要求其权益，其通过援引并入本文。

关于联邦出资的声明

无。

【技术领域】

本发明涉及场效应晶体管(FETs)。

【背景技术】

场效应晶体管通常具有控制源极电极和漏极电极之间的电流的源极电极、漏极电极和栅极电极。期望减小电流控制的栅极电极上的电场以使阈值电压更稳定并提高栅极结构的可靠性。在现有技术中，场板已经用于该目的。

2013年9月10日授权的美国专利8,530,978、2014年10月7日授权的美国专利8,853,709、2015年1月27日发布的美国专利8,941,118和2014年5月29日提交的美国专利申请14/290,029(其通过援引并入本文)描述了场效应晶体管，其是具有常关操作、高压操作、低导通电阻和期望的动态特性的GaN场效应晶体管。然而，现有技术的常关GaN晶体管栅极结构在大的漏极偏置下经常经历阈值电压的漂移。

图1A、1B和1C示出了具有场板的现有技术FET的阈值电压漂移的示例。图1A示出应力之前的FET阈值电压，其示出阈值电压大约为Vg＝0伏。图1B示出施加到漏极150个小时的高300伏应力。图1C示出了在高电压应力之后，阈值电压偏移0.5伏至大约Vg＝-0.5伏。阈值电压偏移是不期望的。

所需要的是更可靠的常关高压Ill-族氮化物功率晶体管，其在大的漏极偏置下具有减小的阈值电压漂移或没有阈值电压漂移。本公开的实施例满足这些和其它需要。

【发明内容】

在本文公开的第一实施例中，场效应晶体管(FET)包括Ill-族氮化物沟道层、沟道层上的Ill-族氮化物势垒层、势垒层上的第一电介质、延伸穿过第一电介质且部分或全部穿过势垒层的第一栅极沟槽、第一栅极沟槽的底部和壁上的第二电介质、在第一栅极沟槽的第一侧上与沟道层电接触的源极电极、在与第一侧相对的第一栅极沟槽的第二侧上与沟道层电接触的漏极电极、在第二电介质上并填充第一栅极沟槽的第一栅极电极、在第一栅极沟槽和漏极电极之间的第三电介质、延伸穿过第三电介质并横向地位于第一栅极沟槽和漏极电极之间的第二栅极沟槽、以及填充第二栅极沟槽的第二栅极电极。

在本文公开的另一实施例中，一种制造场效应晶体管的方法，包括:形成III-族氮化物沟道层，在沟道层的顶部上形成III-族氮化物势垒层，在势垒层的顶部上形成第一电介质，形成穿过第一电介质且部分或全部穿过势垒层的第一栅极沟槽，在第一栅极沟槽的底部和壁上形成第二电介质，在第一栅极沟槽的第一侧上形成与沟道层具有电接触的源极电极，在与第一侧相对的第一栅极沟槽的第二侧上形成与沟道层具有电接触的漏极电极，在第二电介质上形成并填充第一栅极沟槽的第一栅极电极，在第一栅极沟槽和漏极电极之间形成第三电介质，形成延伸穿过第三电介质并横向地位于第一栅极沟槽和漏极电极之间的第二栅极沟槽，以及形成填充第二栅极沟槽的第二栅极电极。