(晶种)层来提供与GaN缓冲层100的热和晶格匹配。非平坦常关型化合物半导体器件还可以具有AlInN/AlN/GaN势皇/间隔件/缓冲层结构。通常，非平坦常关型化合物半导体器件可以使用任何诸如GaN的适当III族氮化物技术来实现，其由于压电效应允许形成相对极化反转区域。
[0025]自发和压电极化通常用于在GaN/GaN合金100/102异质结构晶体管器件中建立二维电荷载气106(2DEG或2DHG)。这种机制仅工作于c面定向中。如果角度α足够陡峭，则仅由于第一倾斜转换区域104的斜率，二维电荷载气106会沿着第一倾斜转换区域104中断，从而产生常关型器件。在这种情况下，在第一倾斜转换区域104中丢失c面定向，并且防止建立自发和压电极化，因此沿着倾斜区域104中断二维电荷载气106。为了实现这种效果，在图1中，第一层级L1与第一倾斜转换区域104的侧壁114之间测量的转换的角度α在大约+45度和+90度之间。由于沿着第一倾斜转换区域104的二维电荷载气106的所得到的不连续性(中断)，针对非平坦化合物半导体器件得到常关型行为。
[0026]非平坦常关型化合物半导体器件还包括位于第二 III族氮化物半导体102上的钝化层116、位于第二 III族氮化物半导体102上的栅极112以及相互隔开的源极和漏极接触件118、120。栅极112控制二维电荷载气沟道106的导通或非导通状态。常关型的沟道106应该在不向栅极112施加电压时中断。为了实现这种常关型行为和真实晶体管传输特性，化合物半导体器件还包括至少位于第一 III族氮化物半导体100的倾斜转换区域104之上的掺杂半导体122代替钝化层116并且夹置在栅极112和第二 III族氮化物半导体102之间。掺杂半导体122沿着倾斜转换区域104偏移带边缘。第一倾斜转换区域104的角度α可以不足够陡峭来仅由于第一倾斜转换区域104的存在沿着第一倾斜转换区域104中断二维电荷载气106。在这种情况下，第一倾斜转换区域104的角度α足以至少减小该器件的倾斜沟道区域中的二维电荷载气106的密度。掺杂半导体122在器件的倾斜沟道区域中偏移带边缘，使得该区域中的密度降低的二维电荷载气106沿着第一倾斜转换区域104中断，生产出常关型器件。如此，对于图1的器件来说，如果第一倾斜转换区域104的角度α足够陡峭(例如，在+45度和+90度之间)，则仅通过第一倾斜转换区域104的存在可以使器件常关，或者还可以与偏移器件的倾斜沟道区域中的带边缘的掺杂半导体122结合来使器件常关。
[0027]在一个实施例中，第一 III族氮化物半导体100 (缓冲层)包括GaN，第二 III族氮化物半导体102 (势皇层)包括AlGaN，并且掺杂半导体122包括p掺杂GaN。在另一实施例中，第一 III族氮化物半导体100包括GaN，第二 III族氮化物半导体102包括AlGaN，并且掺杂半导体122包括p掺杂AlGaN(其A1含量小于第二 III族氮化物半导体102的A1
含量)。
[0028]通常，掺杂半导体122的特性以这种方式来偏移导带:在器件的栅极区域中，仅在III族氮化物半导体100、102 (缓冲和势皇层)之间的界面108附近形成单个沟道。此外，对第二 III族氮化物半导体半导体的厚度或组成没有限制。如此，不通过极化电荷来确定非平坦常关型化合物半导体器件的阈值电压。类似于常开型器件概念，这又允许更加有利的 RDsoN*Area F0M 值。
[0029]二维电荷载气106可以仍然位于图1所示栅极112的水平，即非倾斜/成角部分124下方。例如，如果沟道密度相对较大，则二维电荷载气106可以仍然存在于栅极112的水平部分124下方。在这种情况下，在第一 III族氮化物半导体100 (缓冲层)的第一倾斜转换区域104外，二维电荷载气106具有较低的密度但是不在栅极112下方中断。对于较低的沟道密度，二维电荷载气106在栅极112的水平和倾斜/成角部分下方均中断。在任一情况下，当没有向栅极112施加电压时，在栅极112下方沿着倾斜转换区域104的电子密度分布非常低(例如，低于2E13)以确保器件常关。
[0030]图2(包括图2A和图2B)示出了栅极112下方倾斜转换区域104周围的非平坦常关型化合物半导体器件的电子密度分布。对于GaN势皇层100、AlGaN缓冲层102、p掺杂GaN半导体122 (在第一 III族氮化物半导体100的倾斜转换区域104之上代替钝化层116)以及角度α =90°进行这种仿真。图2Α示出了针对阈值电压(Vt)之上的栅极电压(Vg)的器件的倾斜/成角部分周围的电子密度(eDensity)分布。图2B示出了针对Vg =0V的器件的倾斜/成角部分周围的电子密度(eDensity)分布。在图2中的虚线的位置处提取电子密度并在图3中示出，其中在该非限制性示例中可以容易观察到大约2.5 μπι左右的单个沟道形成。由于GaN/AlGaN界面108附近的单个2DEG沟道106和丢失势皇，针对图4所示非平坦常关型化合物半导体器件获取真实晶体管传输特性。具体地，掺杂半导体122使得当施加给栅极112的电压超过器件的阈值电压时沿着第一和第二 III族氮化物半导体100、102之间的界面108在第一倾斜转换区域104中发生峰值电子密度。
[0031]在第一 III族氮化物半导体100的倾斜转换区域104之上用掺杂半导体122代替钝化层116避免了困扰传统非平坦常关型化合物半导体器件的双重电子沟道结构。缓冲层100的倾斜/成角部分104中的丢失C面定向是对应的该区域中自发和压电极化的缺乏的原因，因此是沿着栅极区域的倾斜/成角部分中断二维电荷载气沟道106的原因。在栅极仅通过倾斜/成角栅极区域中的介电钝化与势皇层隔开的传统MIS(金属-绝缘体-半导体)栅极模块的情况下，产生双电子沟道并且离栅极最近的沟道由于势皇不能被进入的电子支持。此外，离栅极最近的沟道抑制了第二沟道，其不能将器件用作晶体管。通过在器件的倾斜转换区域104之上用掺杂半导体122代替钝化层116，在器件的该区域中形成单个沟道，使得如图4所示，实现具有良好阈值电压控制且在亚阈值栅极电压(例如，约10E-10以下，根据应用而不同)具有可忽略的漏极电流的适当晶体管切换特性。
[0032]图5示出了具有真实晶体管传输特性的非平坦常关型化合物半导体器件的另一实施例，其具有良好的阈值电压控制且在亚阈值栅极电压处具有可忽略的漏极电流。图5所示的实施例类似于图1所示的实施例。然而，在图5中，栅极112背朝第二 III族氮化物半导体102延伸到钝化层116的表面126上。栅极112至少在朝向漏极接触件120的方向上延伸到钝化层116的表面126上。栅极112还可以在朝向源极接触件118的方向上延伸到钝化层116的表面126上。栅极112的延伸部分128用作场板，其降低了至少朝向漏极(还任选地朝向源极)的栅极边缘附近的电场。在图5中，场板被实施为栅极堆叠件的一部分并且可以倾斜/成角。可选或附加地，场板还可以在下一(多个)金属层级(诸如栅极之上或者甚至在功率金属层级中的第一金属层级)中实现，为了易于说明在图5中示出这种金属层级。
[0033]图1和图5所示的非平坦常关型化合物半导体器件在相对较低的漏极电压处非常稳健。在与大功率应用相关联的较高漏极电压处，图1和图5所示的非平坦常关型化合物半导体器件会由于通常优选的短栅极长度的DIBL(漏极引发的势皇减弱)效应而经历阈值电压(Vt)的强烈偏移。对于长栅极长度(例如至少lymhDIBL不会如此严重。
[0034]图6示出了针对0.1V和50V的施加漏极电压(Vd)在图2至图4中仿真的相同器件的漏极电流对栅极电压的曲线图。由于较高漏极电压处的DIBL效应而发生阈值电压的强烈偏移。阈值电压的这种偏移可以至少部分地通过增加第一 III族氮化物半导体100 (缓冲层)的第一倾斜转换区域104的深度来抵消。然而，这又增加了沟道长度，同时增加了RDS0N*Area F0Mo
[0035]图7示出了具有真实晶体管传输特性的非平坦常关型化合物半导体器件的实施例，其即使在相对较高的漏极电压(例如，至少为50V)的情况下也具有良好的阈值电压控制并且在亚阈值栅极电压处具有可忽略的漏极电流。根据该实施例，第一 III族氮化物半导体100 (缓冲层)具有第二倾斜转换区域200，其中第一 III族氮化物半导体100以角度(α 2)从第三层级(L3)转换到不同于第三层级的第四层级(L4)。在图7中，在第三层级L和第二倾斜转换区域200的侧壁202之间测量的转换的角度α 2在+45度和+90度之间，从而由于在缓冲层和势皇层100、102之间的界面108的该区域中缺乏c面定向而在栅极112的该部分下方中断二维电荷载气沟道106。如图7所示，第一和第三层级可以共面，并且第二和第四层级也可以共面。以这种方式，源极和漏极接触件118、120可以处于器件中的相同层级。在