[发明专利]具有在栅极流道层之下的源极场板的晶体管

说明书

本申请涉及具有在栅极流道层之下的源极场板的晶体管。一种晶体管器件(100)包含从源极接触层(132)延伸并在栅极金属层(123)上方限定开口(133)的场板(133)。与源极接触层共面，场板靠近沟道区域(124)定位，这有助于降低它的寄生电容。同时，开口允许场板上方的栅极流道层(104)接近并连接到栅极金属层，这有助于减小栅极结构的电阻。通过竖直地重叠金属栅极层、场板和栅极流道层，晶体管器件可以实现快速开关性能而不会造成任何尺寸损失。

背景技术

诸如高电子迁移率晶体管(HEMT)的高电压晶体管在高电压和快速开关操作中具有广泛的行业应用。氮化镓(GaN)晶体管是一种类型的HEMT器件，其可以承受高漏极-源极电压(例如大于100v)并且提供快速的开关速度。通常情况下，GaN晶体管包含漏极区域、源极区域、沟道区域以及定位于沟道区域上方的栅极结构。对于高速开关，GaN晶体管也可以包含在栅极结构上方的场板。场板的放置可能影响栅极结构的设计，其进而在GaN晶体管的性能和尺寸之间提出若干权衡。

发明内容

本公开提供一种用来提高一个或多个HEMT器件的性能而不明显增加其大小的解决方案。所公开的解决方案同时降低栅极结构的电阻和与HEMT器件的场板相关的寄生电容，同时还避免了额外的布线。在一个实施方式中，例如，HEMT器件包含从源极接触层延伸并且在栅极金属层上方限定开口的场板。与源极接触层共面，场板靠近沟道区域被定位，这有助于降低它的寄生电容。同时，开口允许在场板上方的栅极流道层接近并连接栅极金属层，这有助于降低栅极结构的电阻。通过使金属栅极层、场板和栅极流道层竖直地重叠，所公开的HEMT器件可以实现显著的尺寸效率(size efficiency)而无需额外的布线。

附图说明

图1A示出根据本公开的一个方面的晶体管器件的顶部透视图。

图1B示出根据本公开的一个方面的晶体管器件的局部布局图。

图1C示出根据本公开的一个方面的晶体管器件的横截面图。

图2A示出根据本公开的一个方面的具有第二源极场板的晶体管器件的顶部透视图。

图2B示出根据本公开的一个方面的具有第二源极场板的晶体管器件的局部布局图。

图2C示出根据本公开的一个方面的具有第二源极场板的晶体管器件的横截面图。

各个图中相同的附图标记表示相同的元件。在附图和下面的描述中阐述了本公开的一个或多个实施方式的细节。图形没有按比例绘制并且它们仅被提供以说明本发明。阐述具体细节、关系和方法以提供对本公开的理解。从说明书和附图以及从权利要求中，其它特征和优点可以是显而易见的。

具体实施方式

图1A展示根据本公开的一个方面的晶体管器件100的顶部透视图。晶体管器件100可以是在单个半导体管芯上制造的单独的分立器件。可替换地，晶体管器件100可以被结合到在单个集成电路管芯上制造的一个或多个电路。如图1A所示的晶体管器件100可以包括在标记的组件上方和下方的附加层。但是为了清楚说明其中标记的组件，这些附加层没有在图1A中示出。

晶体管器件100包括包含源极流道层102、栅极流道层104和漏极流道层106的下部金属层(参见例如图1C中的结构140)。源极流道层102包含多个源极指状件(sourcefinger)，并且漏极流道层106包含与源极指状件交错的多个漏极指状件。这样，源极流道层102和漏极流道层106平行地并且沿着沟道区域的维度y(参见例如图1B中的结构124)共同延伸。维度y可以沿着沟道的沟道宽度定向。栅极流道层104包含多个栅极指状件，该多个栅极指状件被连接以形成插入在多个漏极指状件和源极指状件之间的蜿蜒结构(serpentinestructure)。在沟道区域上方沿着维度y，(栅极流道层104的)多个栅极指状件与(源极流道层102的)多个源极指状件以及(漏极流道层的)多个漏极指状件平行地共同延伸。并且在一种配置中，栅极流道层104相比于靠近漏极流道层106更靠近源极流道层102地定位。