器件、S卩III族氮化物HEMT的示意性视图。如这里使用 的，术语III族氮化物或者III-N材料、层、器件等等是指由根据化学计量式AlxInyGazN，其 中x+y+z大约为1的化合物半导体材料构成的材料或器件。器件包括衬底层10,衬底层10 可以包括硅、蓝宝石、GaN、AlN、SiC或者任何其它适合于在III-N器件中使用的衬底或者由 上述形成。在一些实施中，不包括衬底。例如，在一些实施中，在完成器件制作之前移除衬 底。形成在衬底10上面的III-N层11和12是形成HEMT器件的基础的III-N材料。III-N 层11和12具有不同的组成，该组成被选择为使得在层11中诱导2DEG沟道19,该层11从 而被称为"沟道层11"。层12中的III-N材料的一些或全部具有大于沟道层11的带隙的 带隙，从而层12被称为"阻挡层12"。在一些实施中，沟道层11是GaN并且阻挡层12是 AlxGai_xN，其中x处于0和1之间。理解的是，可以对III-N材料结构进行修改，只要获得的 结构是可以利用其来形成III-NHEMT或者其它III-N器件，诸如HFET、MISHFET、MOSFET、 MESFET、JFET、CAVET、POLFET、HEMT、FET、二极管或者另外的器件的结构。例如，还可以包括 额外的III-N层，诸如位于衬底10和上面的III-N层之间的III-N缓冲层，或者位于沟道层 11和阻挡层12之间的A1N层。III-N层可以取向为[0001] (III-面或者Ga-面C-面）极 性方向、(；000〖；](N-面）极性方向或者任何其它极性、半极性或者非极性取向。在一些实施 中，阻挡层12位于衬底10和沟道层11之间，诸如，当III-N材料取向为[；000『；]方向或者氮 基半极性方向或者非极性方向时。因此，虽然最上面的III-N层、即距离衬底最远的III-N 层在图5中被示出为是阻挡层12,但是在一些实施中，最上面的III-N层可以是沟道层11 或者另外的III-N层。
[0027] 器件结构可以被设计为使得获得的III-N器件是耗尽模式器件，从而当相对于源 极将零电压施加到栅极时在沟道层11的接入区域和栅极区域中诱导2DEG沟道19。或者， III-N器件可以是增强模式器件，从而当相对于源极将零电压施加到栅极时，在沟道层11 的接入区域而不是栅极区域中诱导2DEG沟道19,并且必须将正电压施加到栅极以在沟道 层11的栅极区域中诱导2DEG。如这里使用的，术语"栅极区域"指栅极16正下方的III-N 材料中的区域、即图5中的两个竖直虚线之间的区域。术语"接入区域（accessregion)" 指分别位于栅极区域的任一侧上且位于源电极14和漏电极15之间的器件的区域。因此， 接入区域可以至少部分地位于斜场板28下方。
[0028] 在一些实施中，栅极区域中的III-N层结构不同于接入区域（未示出）中的III-N 层结构。例如，接入区域可以包括没有被包括在栅极区域中的III-N层，或者反之亦然。在 一些实施中，最上面的III-N层在栅极区域中凹陷（未示出）。最上面的III-N层中的凹 陷可以部分地延伸穿过该层，从而最上面的III-N层的一部分被在栅极区域中移除。或者， 凹陷可以完全延伸穿过最上面的III-N层并且延伸进入到位于最上面的III-N层正下面的 III-N层中，从而最上面的III-N层的全部以及位于最上面的III-N层的层的一部分在栅极 区域中被移除。用于III-N器件的III-N层结构的额外的示例可以参见下面的文献：2007 年9月17日提交的美国专利申请No. 11/856687 ;2008年4月14日提交的美国专利申请No. 12/102340 ;2008年11月26日提交的美国专利申请No. 12/324574 ;2008年4月23日提 交的美国专利申请No. 12/108449 ;2008年12月10日提交的美国专利申请No. 12/332284 ; 2009年2月9日提交的美国专利申请No. 12/368248 ;以及2007年9月17日提交的美国专 利申请No. 11/856695,上述文献都通过引用并入这里。
[0029] 形成在栅极区域的相对侧上的源电极14和漏电极15分别接触沟道层11中的 2DEG沟道19。栅极绝缘体层22与最上面的III-N表面相邻并且至少从源电极14延伸到 漏电极15。当最上面的III-N层在栅极区域和接入区域两者中是同一层时（S卩，图5中所 示的器件的情况），最上面的III-N表面指最上面的III-N层的相对于衬底10相反侧的表 面。在一些实施中，栅极区域中的最上面的III-N层不同于接入区域中的最上面的III-N 层，并且在这些实施中，最上面的III-N表面包括位于器件的相对于衬底的相反侧上的所 有表面，这些表面包括可以由最上面的III-N层中的台阶、凹陷或者不连续造成的任何垂 直或者成角度的表面。
[0030] 栅极绝缘体层22由可以被制成为薄的任何绝缘膜形成，以便于确保足够高的栅 极电容，同时防止实质性电流从栅极16通过2DEG沟道19流动到漏电极15,其中形成栅极 绝缘体层22的所述绝缘膜的厚度诸如小于大约50nm，诸如小于大约22nm、18nm或者15nm。 例如，栅极绝缘体层22可以为大约2-50nm厚，可以由Si02或者SiN形成，并且可以通过 诸如化学气相沉积（CVD)、有机金属化学气相沉积（M0CVD)、高温化学气相沉积（HTCVD)、溅 射、蒸镀或者其它适合的沉积技术来沉积。在一些实施中，栅极绝缘体层22由诸如Hf02、 Ti205或者Zr02的高介电常数（高K)电介质形成。与当使用相同厚度的较低的介电常数的 电介质时的情况相比，高K电介质导致较高的栅极电容。因此，当使用高K电介质时，栅极 绝缘体层22可以不需要被制成为如使用较低介电常数电介质时那样薄。例如，当使用高K 电介质时，如果栅极绝缘体层的厚度为大约2000nm或者更小、大约lOOOnrn或更小、或大约 500nm或更小，可能能够实现足够大的栅极电容。
[0031] 栅极绝缘体层22可以被制成为足够厚，使得可以防止实质性泄漏电流、即大于大 约100微安的泄漏电流在器件操作期间流过栅极绝缘体层22。例如，可以需要使栅极绝缘 体层22的厚度大于大约2nm以基本上抑制泄漏电流。在一些实施中，器件是耗尽模式器件 (即，器件阈值电压小于0V)，并且栅极绝缘体层22的厚度被选择为器件具有大约-30V或 更大（即，负的程度更少的、诸如大约-30V和0V之间的阈值电压。器件的阈值电压是这样 的最大电压：在该最大电压下栅极区域中的2DEG基本上耗尽电荷、即具有小于器件中的最 大2DEG电荷密度的大约1 %的电荷密度。在其它实施中，栅极绝缘体层22的厚度被选择为 使得层的每单位面积的电容为大约0. 8-40毫法/平方米。
[0032] 由于栅极绝缘体层22直接接触器件接入区域中的最上面的III-N表面，因此，栅 极绝缘体层22还能够自己或者与接入区域中的上面的层组合地用作有效表面钝化层，如 下面将详细描述的。如这里使用的，"钝化层"指在III-N器件中的最上面的III-N层的顶 部生长或者沉积的、可以防止或抑制器件操作期间在接入区域中最上面的III-N表面处的 电压波动的任何层或层的组合。例如，钝化层可以防止或者抑制在最上面的III-N表面处 的表面/界面态的形成，或者可以防止或者抑制表面/界面态在器件操作期间捕获电荷的 能力。
[0033] 在III-N器件中，常常由器件操作期间的表面态的充电引起的最上面的III-N表 面处的电压波动已知导致诸如分散的不期望的效果。分散指当器件在RF或者切换条件下 运行时相对于当器件在DC条件下运行时观察到的电流-电压（I-V)特性的差别。通过 MOCVD沉积例如22nm的薄SiN层已经被示出为形成用于III-N器件的特别有效的栅极绝缘 体，同时当与适当的上覆的层21和23组合时同时用作接入区域中足够的钝化层，将在下面 对此进行描述。
[0034] 在一些实施中，蚀刻停止层21形成在与栅极绝缘体层22直接相邻的器件接入区 域中，在蚀刻停止层21上面形成有电极限定层23。电极限定层23具有位于源电极14和 漏电极15之间、即位于器件接入区域之间的区域中的凹陷。在一些实施中，蚀刻停止层21 也在该区域中凹陷。电极29共形地沉积在凹陷中。电极29覆在栅极区域上并且朝向漏电 极15延伸，从而电极29的一部分位于电极限定层23的一部分上。覆在栅极区域的电极29 上的部分、即位于两个竖直虚线之间的电极29的部分是栅极16,并且在离漏电极15最近 一侧上与栅极16相邻的电极29的部分是斜场板28。在一些实施中，朝向漏电极15延伸 的电极29的部分覆在电极限定层23的侧壁24的至少一部分上，但是没有覆在电极限定层 23的非倾斜部分上（未示出）。即，朝向漏电极15延伸的电极29的整个部分包含在电极 限定层23中的凹陷内。在其它实施中，电极29整体包含在电极限定层23中的凹陷内并且 覆在侧壁24的至少一部分上。
[0035] 从图5中显而易见的是，斜场板的形状部分地由凹陷的形状限定，即由电极限定 层23的侧壁24的轮廓限定。如这里使用的，"斜场板"是下述场板，限定该场板的形状的下 面的表面的至少一部分相对于栅极区域中的最上面的III-N表面处于大约5度和85度之 间的角度，诸如大约10度和70度之间的角度。例如，如果角度25处于大约25度和85度 之间，则图5中的斜场板28被限定为斜场板。另外，侧壁24不需要具有线性轮廓，其可以 具有线性、抛物线或者其它形状的轮廓，只要侧壁24的至少大部分相对于栅极区域中最上 面的III-N表面处于大约5度至85度的角度。在一些实施中，限定场板的形状的下面的表 面的大部分相对于栅极区域中最上面的III-N表面的角度处于大约30和45度之间。
[0036] 位于最靠近电极14的源极侧上的电极限定层23的部分也可以在与电极29相邻 的区域中倾斜，其中通过角度26来限定该区域中的倾斜。该区域中的倾斜可以是恒定的或 者可以变化。在一些实施中，角度25和26大约相同，而在其它实施中，它们是不同的。可 以有利的是，通过角度26给定倾斜的侧壁比侧壁24更陡峭，这是因为这可以减少栅极-源 极电容。在一些实施中，角度26处于大约45和90度之间，诸如处于大约80和90度之间。
[0037] 为了形成具有侧壁24的电极限定层23，可以使用下述制作过程，其中侧壁24满足 斜场板的形成所要求的规格并且同时允许栅极绝缘体层22,可以以足够的精度控制栅极绝 缘体层22在栅极16下面的区域中的厚度。在一