[发明专利]在漏极指尖与源极之间具有导电势垒的HEMT

说明书

在所描述实例中，高电子迁移率晶体管HEMT(340)包含在衬底(102)上的有源层(104)及在所述有源层(104)上的IIIA‑N族势垒层(106)。隔离区域(110)穿过所述势垒层(106)以提供在所述有源层(104)上包含所述势垒层(106)的至少一个经隔离有源区(106/104)。栅极(114)在所述势垒层(106)上方。漏极包含至少一个漏极指状件(120a)，所述至少一个漏极指状件包含具有延伸到所述势垒层(106)中以与所述有源层(104)接触的漏极触点(120b)的指尖(120a₁)，且源极(122)具有延伸到所述势垒层(106)中以与所述有源层(104)接触的源极触点(122a)。所述源极(122)形成包围所述漏极的环圈。

技术领域

本发明涉及IIIA-N族(例如，氮化镓)高电子迁移率场效晶体管(HEMT)。

背景技术

氮化镓(GaN)为常用于电子装置的IIIA-N族材料，其中例如Ga(以及硼、铝、铟及铊)的IIIA族元素有时还称为13族元素。GaN为具有纤锌矿晶体结构的二元IIIA/V直接带隙半导体。针对在光电子学以及高功率及高频率电子装置中的各种应用，在室温下为3.4eV的其相对较宽带隙(对比在室温下硅的1.1eV)给其提供特殊性质。

基于GaN的HEMT以在具有不同带隙的两种材料之间存在结以形成异质结或异质结构为特征。所述HEMT结构基于描述为二维电子气(2DEG)的非常高的电子迁移率，所述二维电子气由于压电效应及自然极化效应而就在大体内在有源层(其通常包括GaN)上的势垒层(其通常包括AlGaN)之间的异质结构界面下面形成。功率FET装置具有栅极、源极电极及漏极电极，其中所述源极电极及漏极电极各自包含延伸穿过顶部势垒层以在有源层的表面中形成与下伏2DEG的欧姆接触的触点。一个IIIA-N族HEMT布局为漏极居中布局，其中高电压漏极区完全被栅极且被源极封围。此布局具有包含关于装置隔离、边缘端接及泄漏电流控制的优点。

发明内容

在所描述实例中，对于漏极居中的IIIA-N族HEMT，在装置操作期间在漏极指状件的指尖的漏极触点附近，一般来说，高浓度的“热”载流子尤其在高功率切换条件下可使装置降级且损坏装置(例如，使装置熔融)。通过在漏极指状件的漏极触点指尖周围提供穿过势垒层的隔离区域，使得所得导电势垒设置于漏极指状件的长度方向上位于指尖的漏极触点与源极之间，导电势垒抑制热载流子注入问题，因此改进装置稳健性及可靠性。

隔离区域可通过图案化势垒层以形成具有邻近导电势垒的有源区台面结构而形成，或可在不需要蚀刻势垒层的情况下包括经植入隔离区域。在具有邻近导电势垒的有源区台面的情形中，可通过使用灰度掩模来将台面边界修圆以抑制可以其它方式沿着台面边缘发生的泄漏或击穿。

附图说明

图1A到C提供根据实例性实施例的与用于形成IIIA-N族HEMT的实例性方法中的步骤对应的连续顶部透视横截面视图，所述IIIA-N族HEMT具有包含定位于源极与漏极触点之间的一部分的隔离区域，因此导电势垒在漏极指状件的长度方向上位于漏极触点指尖与源极之间。图1C中的视图从图1A及1B中所展示的视图旋转180度，且仅展示图1A及1B中所展示的有源区的一部分。

图2是根据实例性实施例的具有在隔离区域上的漏极指尖的IIIA-N族HEMT的俯视图。

图3A是具有漏极居中布局的常规IIIA-N族HEMT的一部分的放大俯视图。

图3B是具有漏极居中布局的第一实例性IIIA-N族HEMT的一部分的放大俯视图，所述第一实例性IIIA-N族HEMT具有包含定位于源极与漏极触点之间的一部分的隔离区域，因此导电势垒在漏极指状件的长度方向上位于指尖的漏极触点与源极之间。

图3C是具有漏极居中布局的第二实例性IIIA-N族HEMT的一部分的放大俯视图，所述第二实例性IIIA-N族HEMT具有包含定位于源极与漏极触点之间的一部分的隔离区域，因此导电势垒在漏极指状件的长度方向上位于指尖的漏极触点与源极之间。