发明名称 具有增强绝缘体结构之场效电晶体
摘要 一种以III-氮化物为基础的场效电晶体,其可透过操控在材料层界面的面内晶格常数间之关系来获得经改良的性能特征。在III-氮化物材料的界面处所产生之高游动率二维电子气可让高电流传导具有低开启电阻,且其可透过操控根据III-氮化物材料之特征所获得的自发性极化场来控制。所制造的场效电晶体可制得一标称开启装置,其中形成该界面的材料之面内晶格常数相配。可制造一标称关闭装置,其中该材料层之一的面内晶格常数比其它材料层大。该些层材料较佳为InAlGaN/GaN层,其经特别修改而成为本发明之特征。
申请公布号 TWI295085 申请公布日期 2008.03.21
申请号 TW093137383 申请日期 2004.12.03
申请人 国际整流器公司 发明人 毕斯 罗伯特
分类号 H01L21/8232(2006.01) 主分类号 H01L21/8232(2006.01)
代理机构 代理人 恽轶群 台北市松山区南京东路3段248号7楼;陈文郎 台北市松山区南京东路3段248号7楼
主权项 1.一种III-氮化物装置,其包含: 一第一层,其由一具有一第一组成物的第一III-氮 化物材料组成; 一第二层,其由一具有一第二组成物之第二III-氮 化物材料组成,该第二组成物不同于该第一组成物 ,该第二层配置成与该第一层接触; 一由该第一及该第二层所形成之界面,其可提供一 用来携带电流的二维电子气;及 该第一及第二层系被形成以使得在该第一及第二 层的界面平面中之晶格常数大约相同。 2.如申请专利范围第1项之装置,其中该第一或第二 III-氮化物材料中之一者为GaN。 3.如申请专利范围第2项之装置,其中该第一或第二 III-氮化物材料中之另一者为InAlGaN。 4.如申请专利范围第2项之装置,其中该GaN材料具有 一能带隙,该能带隙比该第一或第二III-氮化物材 料中之另一者为小。 5.如申请专利范围第3项之装置,其中该InAlGaN材料 具有一能带隙,该能带隙大于GaN材料的能带隙。 6.如申请专利范围第1项之装置,其中该第一III-氮 化物材料及该第二III-氮化物材料具有不同的能带 隙。 7.一种III-氮化物装置,其包含: 一第一层,其由一具有一第一组成物、一能带隙及 一面内晶格常数的第一III-氮化物材料组成; 一第二层,其由一具有一第二组成物、另一能带隙 及另一面内晶格常数的第二III-氮化物材料组成, 该第二组成物不同于该第一组成物,该第二层配置 成与该第一层接触;及 一由该第一及第二层所形成的界面,其可提供一用 来携带电流的二维电子气; 其中该第一层之面内晶格常数系等于或大于该第 二层之另一面内晶格常数,且该第一层之能带隙系 大于该第二层之能带隙。 8.一种场效电晶体,其包含: 一源极、一闸极及一汲极电极,其中可由该闸极来 控制一在该源极与汲极电极间之通道; 该通道由一二维电子气形成,该二维电子气可在具 有不同组成物的二种III-氮化物材料之界面处获得 ;及 III-氮化物材料中之一者具有一晶格常数A及一能 带隙A;且该III-氮化物材料中之另一者具有一晶格 常数B及一能带隙B: 其中晶格常数B系等于或大于晶格常数A,且能带隙B 系大于能带隙A。 9.如申请专利范围第8项之电晶体,其中该具有晶格 常数B的III-氮化物材料在闸极下之厚度与在源极 或汲极电极下不同。 10.如申请专利范围第9项之电晶体,其中该具有晶 格常数B之III-氮化物材料可形成一良好的欧姆接 触。 11.如申请专利范围第8项之电晶体,其中该具有晶 格常数A之III-氮化物材料为GaN,及该III-氮化物材料 中之另一者为InAlGaN。 12.如申请专利范围第8项之电晶体,其中在常数A与 常数B间之关系趋向于能在靠近界面处平衡自发性 极化场与压电极化场,藉此该界面具有零电荷累积 。 13.如申请专利范围第8项之电晶体,其中常数A与常 数B间的关系系提供来控制自发性极化场及压电极 化场之产生。 14.如申请专利范围第13项之电晶体,其中该具有能 带隙値大于另一种III-氮化物材料之III-氮化物材 料为InAlGaN。 15.一种用来建构一III-氮化物装置的方法,其包括: 提供一具有一面内晶格常数A的第一III-氮化物材 料层; 以一具有一面内晶格常数B的第二III-氮化物材料 层来覆盖该第一III-氮化物材料;及 调整该第一或第二III-氮化物材料之组成物,以在 常数A与常数B间产生一让B大于或等于A之关系。 16.如申请专利范围第15项之方法,更包括提供GaN作 为该第一或第二III-氮化物材料中之一者。 17.如申请专利范围第16项之方法,更包括提供InAlGaN 作为该第一或第二III-氮化物材料中之另一者。 18.如申请专利范围第15项之方法,更包括获得一该 III-氮化物材料中之一者的能带隙値,使该能带隙 値大于该III-氮化物材料中的另一者的能带隙値。 19.一种用来制造一以III-氮化物为基础的场效电晶 体之方法,其包括: 在二种III-氮化物材料间之界面处平衡压电及自发 性极化场; 提供该等III-氮化物材料中之一者的面内晶格常数 ,使其大于或等于该III-氮化物材料中之另一者的 面内晶格常数;及 提供一电场以准许或防止在界面处形成二维电子 气。 20.一种III-氮化物装置,其包含: 一第一层,其由一具有一第一组成物之第一III-氮 化物材料组成; 一第二层,其由一具有一第二组成物之第二III-氮 化物材料组成,该第二组成物与该第一组成物不同 ,该第二层配置成与该第一层接触; 藉此在该第一与第二层间之界面可让该自发及压 电极化实质上彼此消除,藉此在该界面处实质上无 净电荷。 21.如申请专利范围第20项之装置,其中该第一或第 二III-氮化物材料中之一者的能带隙大于另一者的 能带隙。 图式简单说明: 第1图为根据本发明之装置图。 第2图为与In材料含量有关之能带隙及临界场的曲 线图。 第3图为与InAlGaN层厚度有关之2DEG密度的曲线图。
地址 美国