[发明专利]基于Ⅲ族氮化物的晶体管器件

说明书

公开了基于Ⅲ族氮化物的晶体管器件。在实施例中，基于III族氮化物的晶体管器件包括：位于基于III族氮化物的底部层的第一主表面上的源极电极、漏极电极和栅极电极，其中栅极被在横向上布置在源极电极和漏极电极之间；被布置在第一主表面上的钝化层；以及耦合到源极电极的场板，场板具有被布置在钝化层上的下表面。场板被在横向上布置在栅极电极和漏极电极之间并且在横向上与栅极电极和漏极电极间隔开。

背景技术

迄今，已经典型地利用硅(Si)半导体材料制备在功率电子应用中使用的晶体管。用于功率应用的常见的晶体管器件包括Si CoolMOS®、Si功率MOSFET和Si绝缘栅双极晶体管(IGBT)。最近，已经考虑了碳化硅(SiC)功率器件。诸如氮化镓(GaN)器件的III族-N半导体器件现在正作为用以承载大电流、支持高电压并且提供非常低的导通电阻和快速的开关时间的有吸引力的候选而出现。然而，进一步改进基于III族氮化物的器件是合期望的。

发明内容

根据本发明，提供了一种基于III族氮化物的晶体管器件，其包括：位于基于III族氮化物的底部层的第一主表面上的源极电极、漏极电极和栅极电极，其中栅极被在横向上布置在源极电极和漏极电极之间；布置在第一主表面上的钝化层；以及耦合到源极电极的场板。场板具有布置在钝化层上的下表面，并且被在横向上布置在栅极电极和漏极电极之间并且在横向上与栅极电极和漏极电极间隔开。源极电极、栅极电极、漏极电极和场板的每个具有细长形状，并且在第一主表面上在纵向方向上实质上彼此平行地延伸。基于III族氮化物的晶体管器件进一步包括导电重分布结构，导电重分布结构被布置在源极电极、栅极电极、漏极电极和场板上方，并且包括在横向上在源极电极和漏极电极之间的位置处实质上共面的横向栅极重分布结构和横向场板重分布结构。

在该基于III族氮化物的晶体管器件中，横向栅极重分布结构和横向场板重分布结构被布置于在栅极电极和场板的平面上方的平面中。横向栅极重分布结构和横向场板重分布结构至少部分地位于基于III族氮化物的晶体管器件的有源区上方，因为它们被布置成在横向上在源极电极和漏极电极之间。

在一些实施例中，场板的上表面和栅极电极的上表面实质上共面。

在一些实施例中，栅极电极被通过一个或多个栅极导电通孔电耦合到横向栅极重分布结构。

在一些实施例中，一个或多个栅极导电通孔在横向上位于源极电极和栅极电极之间，以便将栅极电极电连接到横向栅极重分布结构。一个或多个栅极导电通孔被布置在基于III族氮化物的晶体管器件的有源区上方。

在一些实施例中，场板被通过一个或多个场板导电通孔电耦合到横向场板重分布结构。

在一些实施例中，一个或多个场板导电通孔在横向上位于源极电极和漏极电极之间，以便将场板电连接到横向场板重分布结构。一个或多个场板导电通孔被布置在基于III族氮化物的晶体管器件的有源区上方。

在一些实施例中，源极电极的上表面和漏极电极的上表面实质上共面，并且被布置在第一主表面上方的一定距离处，该距离小于栅极电极的上表面和第一主表面之间的距离。这种布置允许在栅极电极和场板之前制备源极电极和漏极电极。

在一些实施例中，源极电极被通过一个或多个源极导电通孔电耦合到横向场板重分布结构。在这些实施例中，场板被耦合到源极电位。

在一些实施例中，横向场板重分布结构在栅极电极上方延伸并且与栅极电极间隔开。这使得横向场板重分布结构能够充当用于栅极电极的屏蔽，栅极电极位于横向场板重分布结构下方并且以一定的距离与横向场板重分布结构间隔开。

在一些实施例中，横向场板重分布结构包括在纵向方向上以一定空隙间隔开的多个横越区段，每个横越区段在栅极电极上方延伸并且与栅极电极间隔开，并且被通过场板导电通孔电耦合到场板。

在一些实施例中，各横越区段一同覆盖少于栅极电极长度的50%或者少于栅极电极长度的20%。这种布置可以被描述为被部分屏蔽的结构。