[发明专利]基于III族氮化物的晶体管器件

说明书

提供了一种基于III族氮化物的晶体管器件，其具有栅极漏极电容(C_GD)、漏极源极电容(C_DS)和漏极源极导通电阻(RDSon)。漏极源极电压(V_DS)为0V时的栅极漏极电容(C_GD)即C_GD(0V)与V_DS的值0V时的栅极漏极电容C_GD即C_GDV的比率至少为3:1，其中V_DS小于15V。

背景技术

迄今为止，在功率电子应用中使用的晶体管典型地已经是利用硅(Si)半导体材料制备的。用于功率应用的常见的晶体管器件包括Si CoolMOS®、Si功率MOSFET和Si绝缘栅双极晶体管(IGBT)。最近，已经考虑了碳化硅(SiC)功率器件。诸如氮化镓(GaN)器件之类的III族-N半导体器件现在正成为用以承载大电流、支持高电压和提供极低的导通电阻和快速开关时间的有吸引力的候选。

氮化镓器件对于用于通信系统的功率放大器而言也是有吸引力的候选。在效率和功率密度方面，III族-氮化物材料的诸如高击穿场值、饱和速度和低场迁移率之类的优点好过基于硅的器件。

然而，对基于III族氮化物的器件的进一步改进是合期望的。高的2DEG密度(造成低的Rdson和高的饱和电流)导致高的寄生电容(例如栅极漏极电容C_GD)，这特别是对于RF应用而言可能具有不想要的效果。挑战是在不降低2DEG密度的情况下将寄生电容最小化为恰是低于工作电压的。

发明内容

根据本发明，基于III族氮化物的晶体管器件包括位于基于III族氮化物的基础层的第一主表面上的源极电极、漏极电极和栅极电极，其中栅极在横向上被布置在源极电极和漏极电极之间。基于III族氮化物的晶体管器件还包括在横向上被布置在栅极电极和漏极电极之间并且与栅极电极和漏极电极间隔开的场板。

在一些实施例中，栅极电极的底部具有50 nm至500 nm，或30 nm至350 nm，例如大约250 nm的宽度，并且栅极电极和场板之间在最靠近点处的距离为30 nm至500 nm，或30nm至350 nm，例如大约250 nm。在一些实施例中，栅极电极的底部和场板的底部均具有200nm至350nm，例如大约250 nm的宽度，并且栅极电极和场板之间在最靠近点处的距离为200nm至350 nm，例如大约250 nm。

在一些实施例中，基于III族氮化物的晶体管器件具有栅极漏极电容(C_GD)、漏极源极电容(C_DS)和漏极源极导通电阻(RDSon)。在一些实施例中，漏极源极电压(V_DS)为0V时的栅极漏极电容(C_GD)即C_GD(0V)与V_DS的值 0V时的栅极漏极电容C_GD即C_GDV的比率至少为2:1，或至少为6:1，其中V_DS小于20V。在一些实施例中，栅极漏极电容(C_GD)的比率处在至少3:1，其中V_DS小于15V。