区302。如上所指出，隔离区302降低电容C3。第三实施例系要形成如图3(a)及3(c)中所显示之隔离区303，该等隔离区303移除漏极接点205的一小部分并于漏极接点205之外延伸。形成隔离区303亦降低电容C3。应当理解的是，第四实施例将包括含括二个或更多个隔离区301、302及303之氮化镓器件201。最后，本发明之第五实施例系要包括于场板206下方之隔离区及电压独立电容器，使得Coss在更宽范围之漏极电压内更加平稳。
[0027]应注意到形成隔离区301、302及303导致增加的Rds (on)。因此，在示例性实例的一个改善中，该等隔离区之区域被优化以最小化功率消耗。在此实例中，Rds (on)及Eoss之产品可用作在此优化中之品质因数。对于隔离区域之最佳百分比区域取决于器件之额定电压及器件之材料与布局参数。
[0028]图4(a)?4(e)绘示根据本发明之示例性实施例之具有降低的输出电容Coss之氮化镓器件的示例性制程。如图4(a)中所显示，创建衬底层209。如上所述，衬底层209可由硅(Si)、碳化硅(SiC)、蓝宝石等等形成。接着，在衬底209上方沉积缓冲层210。缓冲层210可包括氮化镓(GaN)、氮化铝(A1N)及氮化铝镓(AlGaN)。接着，可在缓冲层210上方形成阻挡层204。如上所述，在缓冲层210与阻挡层204之间的界面处形成二维电子气(“2DEG”)。最后，可在阻挡层204上方形成栅极层212。应理解到层体形成步骤可使用任何惯用沉积技术来进行，诸如原子层沉积或等离子增强化学气相沉积等等。
[0029]接下来，如图4(b)中所显示，在栅极层212上放置图案并进行蚀刻以形成栅极电极203。一旦形成栅极电极203，一个或多个隔离区301、302或303可如图4(c)所显示而形成在氮化镓器件201中。虽然图4(c)仅示出隔离区301的形成以供示例性目的，但应理解到三种隔离区301、302或303中的一个或多个可在此步骤期间形成。此外，在此示例性实施例中，隔离区301、302和/或303系通过离子注入或蚀刻而形成。
[0030]如图4(d)中所显示，一旦隔离区301、302和/或303形成，则在阻挡层204与栅极电极203上方沉积介电薄膜207。图4(d)进一步示出通过图案化及蚀刻而形成对于源极202及漏极205接点之开口。最后，如图4(e)中所显示，对用于源极202及漏极205接点的欧姆接触金属进行沉积、图案化并蚀刻。此外，针对氮化镓器件201生成场板206，其接着以快速热退火(RTA)处理。
[0031]图5示意地绘示传统氮化镓晶体管与根据本发明之示例性实施例之氮化镓晶体管相比的Coss对漏极-源极电压曲线。如以上关于图1所述，传统氮化镓晶体管之Coss对漏极-源极电压曲线系绘示成虚线。本发明之氮化镓晶体管201所要达成的目标系要将该曲线向下并向左移动，也就是从虚线移动到实线，即降低Coss。如此，本发明之氮化镓晶体管的Coss对漏极-源极电压曲线如实线所示。
[0032]上述说明书及图式仅视为阐示具体实施例，其达成本文所述之特征及优点。可对具体工艺情况做出修改及替代。例如，除了氮化镓技术之外，本发明也可通过在LDD中耗尽或不产生类似的图案而应用至LDM0S。据此，本发明之实施例不视为被前述说明书及图式所限制。
【主权项】
1.一种晶体管器件，其包含: 配置在衬底层上的至少一个缓冲层； 配置在所述至少一个缓冲层上的阻挡层，在所述阻挡层与所述缓冲层间的界面配置有二维电子气(2DEG)； 配置在所述阻挡层上的栅极电极； 配置在所述栅极电极及所述阻挡层上的介电层； 形成在所述至少一个缓冲层与所述阻挡层间的界面的部分中的隔离区，其使得所述二维电子气从所述隔离区所形成的所述界面的所述部分移除。2.如权利要求1所述的晶体管器件，其进一步包含配置在所述介电层上的场板，其中所述隔离区的至少一部分形成在所述场板的下方。3.如权利要求1所述的晶体管器件，其进一步包含配置在所述阻挡层上方的源极和漏极接点，其中所述隔离区的至少一部分形成在所述漏极接点的下方。4.如权利要求3所述的晶体管器件，其中所述隔离区的至少一部分延伸通过所述漏极接点的一部分。5.一种晶体管器件，其包含: 配置在衬底层上的至少一个缓冲层； 配置在所述至少一个缓冲层的阻挡层，在所述阻挡层与所述缓冲层间的界面配置有二维电子气(2DEG)； 配置在所述阻挡层上的栅极电极； 配置在所述栅极电极及所述阻挡层上的介电层； 第一隔离区及第二隔离区，其各自形成在所述至少一个缓冲层与所述阻挡层间的所述界面的各自的第一及第二部分中，使得所述二维电子气从所述隔离区所形成的所述界面的所述第一及第二部分移除。6.如权利要求5所述的晶体管器件，其进一步包含配置在所述介电层上的场板，其中所述第一隔离区的至少一部分形成在所述场板的下方。7.如权利要求5所述的晶体管器件，其进一步包含配置在所述阻挡层上方的源极和漏极接点，其中所述第二隔离区的至少一部分形成在所述漏极接点的下方。8.如权利要求7所述的晶体管器件，其中所述第二隔离区的至少一部分延伸通过所述漏极接点的一部分。9.一种用于制造晶体管器件的方法，所述方法包含: 在衬底层上形成至少一个缓冲层； 在所述至少一个缓冲层上形成阻挡层，在所述阻挡层与所述缓冲层间的界面配置有二维电子气(2DEG)； 在所述阻挡层上形成栅极电极；以及 在所述至少一个缓冲层与所述阻挡层间的所述界面的部分中形成第一隔离区，以将所述二维电子气从所述隔离区所形成的所述界面的所述部分移除。10.如权利要求9所述的方法，其进一步包含在所述栅极电极及所述阻挡层的上方沉积介电层。11.如权利要求10所述的方法，其进一步包含在所述第一隔离区上方并在所述介电层上形成场板。12.如权利要求10所述的方法，其进一步包含在所述至少一个缓冲层与所述阻挡层间的所述界面的另一部分中形成第二隔离区。13.如权利要求12所述的方法，其进一步包含: 在所述栅极电极及所述阻挡层上方沉积介电层；以及 在所述第一隔离区上方并在所述介电层上形成场板。14.如权利要求13所述的方法，其进一步包含: 将所述介电层图案化及蚀刻，以形成用于漏极和源极接点的开口 ； 将欧姆接触金属沉积在所述开口中，以形成所述漏极和源极接点；以及 在所述漏极接点下方形成所述第二隔离区。15.如权利要求14所述的方法，其中所述第二隔离区的至少一部分延伸通过所述漏极接点的一部分。
【专利摘要】一种具有降低的输出电容的氮化镓晶体管及其制造方法。该氮化镓晶体管器件包括衬底层、配置在衬底层上的一个或多个缓冲层、配置在缓冲层上的阻挡层、及形成于阻挡层与缓冲层间的界面的二维电子气(2DEG)。此外，栅极电极配置在阻挡层上且介电层配置在栅极电极及阻挡层上。该氮化镓晶体管包括一个或多个隔离区，其形成在至少一个缓冲层与阻挡层之间的界面的一部分中，以移除2DEG，从而降低氮化镓器件的输出电容Coss。
【IPC分类】H01L29/78, H01L21/336, H01L29/20
【公开号】CN105409007
【申请号】CN201480042237
【发明人】斯蒂芬·L·克林诺, 曹建军, 罗伯特·比奇, 亚历山大·利道, 阿兰娜·纳卡塔, 赵广元, 马艳萍, 罗伯特·斯特里特马特, 迈克尔·A·德·罗吉, 周春华, 塞沙德里·科卢里, 刘芳昌, 蒋明坤, 曹佳丽, 阿古斯·裘哈尔
【申请人】宜普电源转换公司
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2014年7月29日
【公告号】DE112014003479T5, US9331191, US20150028390, WO2015017396A2, WO2015017396A3