发明名称 位于半绝缘碳化矽基材上之以氮化物为基础之电晶体
摘要 本发明揭示一种高电子移动性之电晶体(HEMT),包含一半绝缘碳化矽基材、一位于该基材上之氮化铝缓冲层、一位于该缓冲层上之绝缘氮化镓层、一位于该氮化镓层上之氮化铝镓的主动结构、一位于该氮化铝镓主动结构上之钝化层;以及分别与该氮化铝镓主动结构接触之源极、汲极以及闸极。
申请公布号 TW417251 申请公布日期 2001.01.01
申请号 TW088109614 申请日期 1999.06.09
申请人 克立研究公司 发明人 史考特汤玛斯雪帕;史考特汤玛斯艾伦;约翰威廉斯帕蓦尔
分类号 H01L21/822 主分类号 H01L21/822
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种高电子移动性之电晶体,包含:一半绝缘碳化矽基材;一位于该基材上之氮化铝缓冲层;一位于该缓冲层上之绝缘氮化镓层;一位于该氮化镓层上之氮化铝镓的主动结构;一位于该氮化铝镓主动结构上之钝化层;以及分别与该氮化铝镓主动结构接触之源极、汲极以及闸极接触窗。2.如申请专利范围第1项之高电子移动性之电晶体,其中该氮化铝镓主动结构包含:一位于该氮化镓绝缘层上之第一未掺杂氮化铝镓层;一位于该未掺杂氮化铝层上之传导性掺杂的氮化铝镓层;以及一位于该传导性掺杂的氮化铝层上之第二未掺杂氮化铝镓层。3.如申请专利范围第2项之高电子移动性之电晶体,其中:该钝化层系位于该第二未掺杂氮化铝镓层上;该氮化铝镓主动结构包含一未掺杂的氮化铝镓层;以及该钝化层系仅能由下列各物组成之群组中选出:二氧化矽和氮化矽。4.如申请专利范围第1项之高电子移动性之电晶体,其中该基材包含碳化矽的4H多型态,而且具有105欧姆-公分以上的体电阻系数。5.如申请专利范围第1项之高电子移动性之电晶体,其中:该源极以及汲极接触窗包含一钛、铝及镍的合金,或者一钛、矽及镍的合金;以及该整流闸极接触窗系仅能由下列各物所组成之群组中选出:钛、铂、铬、钛钨合金、以及矽化铂。6.一种高电子移动性之电晶体,包含:一半绝缘碳化矽基材;一位于二个不同第三族氮化物半导体材料之间的异接合结构;以及一位于该异接合结构及该基材之间的氮化铝缓冲层。7.如申请专利范围第6项之高电子移动性之电晶体,其中:该异接合包含相邻接的氮化铝镓(AlGaN)层以及氮化镓(GaN)层;该氮化镓层系未掺杂的;以及该氮化铝镓层系由一位于该氮化镓层上之第一未掺杂氮化铝镓层、一位于该第一未掺杂氮化铝镓层上之掺杂施体的氮化铝镓层、以及一位于该掺杂施体的氮化铝镓层上之第二未掺杂氮化铝镓层。8.如申请专利范围第7项之高电子移动性之电晶体,其中该氮化铝缓冲层系位于该基材上且该氮化镓层系位于该缓冲层上。9.如申请专利范围第6项之高电子移动性之电晶体,更包含:欧姆接触窗至该主动层以定义该高电子移动性之电晶体的源极以及汲极;以及一整流接触窗至该主动层以定义该高电子移动性之电晶体的闸极。10.如申请专利范围第6项之高电子移动性之电晶体,其中该源极及汲极接触窗包含一钛、矽、及镍的合金。11.如申请专利范围第10项之高电子移动性之电晶体,更包含一位于该闸极上与该整流接触窗与该异接合上之钝化层,该钝化层系仅能由下列各物所组成之群组中选出:氮化矽及二氧化矽。12.一种高电子移动性之电晶体,包含一半绝缘碳化矽基材,以及一位于氮化镓与氮化铝镓之间的异接合,且其特征在于其性能特征系仅能由下列各物所组成之群组中选出:第二图、第三图和第四图的性能特征。13.一种高电子移动性之电晶体,包含:一半绝缘碳化矽基材;一位于二个不同第三族氮化物半导体材料之间的异接合结构;欧姆接触窗至该异接合材料以分别定义该电晶体的源极、闸极以及汲极部分;以及一覆盖该异接合材料的顶表面且至少覆盖部分该欧姆接触窗的钝化层。14.如申请专利范围第13项之高电子移动性之电晶体,其中:该钝化层系仅能由下列各物所组成之群组中选出:氮化矽及二氧化矽;该异接合包含相邻接的氮化铝镓层以及氮化镓层;以及该高电子移动性之电晶体更包含一位于该基材与该异接合结构之间的氮化铝缓冲层。15.如申请专利范围第14项之高电子移动性之电晶体,其中:该氮化镓层系未掺杂的;以及该氮化铝镓层系由一位于该氮化镓层上之第一未掺杂氮化铝镓层、一位于该第一未掺杂氮化铝镓层上之掺杂施体的氮化铝镓层、以及一位于该掺杂施体的氮化铝镓层上之第二未掺杂氮化铝镓层。16.如申请专利范围第15项之高电子移动性之电晶体,其中所有该三个氮化铝镓层具有相同的铝与镓的摩尔分率。17.如申请专利范围第15项之高电子移动性之电晶体,其中该三个氮化铝镓层之中至少有两个氮化铝镓层具有不同的铝与镓的摩尔分率。18.如申请专利范围第14项之高电子移动性之电晶体,其中该氮化铝缓冲层系位于该基材上且该氮化镓层系位于该缓冲层上。19.如申请专利范围第13项之高电子移动性之电晶体,其中该欧姆接触窗包含一钛、铝及镍的合金,且该整流闸极接触窗系仅能由下列各物所组成之群组中选出:钛、铂、铬、钛钨合金、以及矽化铂等族群;以及该源极及汲极接触窗包含一钛、矽、及镍的合金。图式简单说明:第一图是根据本发明之电晶体的剖面图;第二图是根据本发明之电晶体的电流-电压特性图;第三图是根据本发明之另一电晶体的二个小讯号特性的双重图;以及第四图是根据本发明之又一电晶体的增益功率范围的结果图。
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