JP2021193743A - Ｈｆｅｔ装置のための保護絶縁体 - Google Patents

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Abstract

【課題】使用中、電荷を蓄積し、電界の再分配と熱応力とに起因して装置性能を変化させる高電圧電界効果トランジスタ（ＨＦＥＴ）を提供する。【解決手段】ＨＦＥＴ１００は、複数の複合パッシベーション層１９９を含む。第１の複合パッシベーション層は、第１の絶縁層１７０と、第１のパッシベーション層１６５と、を含む。第２の複合パッシベーション層は、第２の絶縁層１９２と、第２のパッシベーション層１７５と、を含む。ゲート誘電体１５５が、第１のパッシベーション層と第２の半導体材料１１０との間に配置される。ゲート電極１３５は、ゲート誘電体と第１のパッシベーション層との間に配置される。第１のゲートフィールドプレート１４０は、第１のパッシベーション層と第２のパッシベーション層との間に配置される。ソース電極１２５とドレイン電極１３０は、第２の半導体材料に結合されるソースフィールドプレート１４５は、ソース電極に結合される。【選択図】図１

Description

本開示は、概して、高電圧電界効果トランジスタ（ＨＦＥＴ：ｈｉｇｈ−ｖｏｌｔａｇｅ ｆｉｅｌｄ ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ）に関し、特に、限定するわけではないが、ＨＦＥＴ装置における保護絶縁体に関する。
ＧａＮは、高い絶縁破壊電圧と高電子移動度とを理由として、大電力トランジスタ用途のための理想的な候補とされている。さらに、ＧａＮの大きなバンドギャップは、従来の他の選択肢の半導体よりはるかに高い温度においてＧａＮトランジスタの性能が維持され得ることを意味する。用途は、限定されないが、マイクロ波無線周波数増幅器、高電圧スイッチング装置、および電源を含む。一般市場における１つの用途は、電子レンジのマイクロ波源である（マグネトロンを置換する）。
それらは、消費者向け電子機器において至る所で使用される可能性があるにもかかわらず、ＧａＮベース装置は、依然、それらが使用される高電圧環境を理由としていくつかの制限を受ける。ＧａＮトランジスタにおける装置層は、使用中、電荷を蓄積し得、その結果、電界の再分配と熱応力とに起因して、装置性能を変化させる。最悪の場合、ＨＦＥＴ装置は、装置層の絶縁破壊または亀裂に起因して、重度に故障し得る。
以下の図を参照しながら本発明の非限定的かつ非網羅的な例について説明し、異なる図の中の同様な参照符号は、別段の指定がない限り、同様な部分を示す。
本開示の教示に従った、複合パッシベーション層を含む例示的なＨＦＥＴ装置の断面図である。 本開示の教示に従った、複合パッシベーション層を含む例示的なＨＦＥＴ装置の断面図である。 本開示の教示に従った、複合パッシベーション層を含む例示的なＨＦＥＴ装置の断面図である。 本開示の教示に従った、複合パッシベーション層を含む例示的なＨＦＥＴ装置、の断面図である。 本開示の教示に従った、ＨＦＥＴの製造方法を示すフロー図である。 本開示の教示に従った、ＨＦＥＴの製造方法を示すフロー図である。 本開示の教示に従った、複合パッシベーション層を含む例示的なＨＦＥＴ装置の断面図である。 本開示の教示に従った、複合パッシベーション層を含む例示的なＨＦＥＴ装置の断面図である。 本開示の教示に従った、複合パッシベーション層を含む例示的なＨＦＥＴ装置の断面図である。
図面中の複数の図にわたり、対応する参照符号が、対応する構成要素を示す。当業者は、図中の要素が簡潔かつ明確であるように描かれていることと、必ずしも一定の縮尺で描かれていないこととを理解すると考えられる。例えば、図中のいくつかの要素の寸法は、本発明の様々な実施形態をより理解しやすくするため、他の要素より誇張されている場合があり得る。さらに、市販に適した実施形態において有用または必要な、一般的だがよく理解されている要素は、多くの場合、本発明に係るこれらの様々な実施形態の図が見づらくなるのを防ぐため、描かれていない。
高電圧電界効果トランジスタ（ＨＦＥＴ）のための保護絶縁体に関する例示的な装置と方法とについて、本明細書で説明する。以下の説明では、例を十分に理解できるように、多くの具体的な詳細事項を記載している。しかし、当業者は、本明細書で説明する技術が、１つまたは複数の具体的な詳細事項なしに、または他の方法、構成要素、材料などと共に実施され得ることを認識すると考えられる。他の例では、特定の態様が理解しにくくなるのを防ぐため、よく知られた構造、材料、または動作は、図示せず、または詳細に説明しない。
本明細書中での「一例（ｏｎｅ ｅｘａｍｐｌｅ）」または「一実施形態（ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」についての言及は、例に関連して説明される特定の特徴、構造または特性が、本発明の少なくとも１つの例に含まれることを意味する。従って、本明細書中の様々な場所で使用する「一例において（ｉｎ ｏｎｅ ｅｘａｍｐｌｅ）」または「一実施形態において（ｉｎ ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」という語句は、必ずしもすべてが同じ例に関するわけではない。さらに、１つまたは複数の例において、特定の特徴、構造または特性が、あらゆる適切な方法で組み合わされ得る。
本明細書全体において、いくつかの専門用語が使用される。これらの用語は、本明細書で特に規定されない限り、またはそれらの使用される文脈がそうではないと明示的に示唆しない限り、それらが属する分野におけるそれらの通常の意味をもつ。本明細書を通して元素名と元素記号と（例えば、Ｓｉとシリコンと）が相互に置き換えて使用され得るが、両方が同じ意味をもつことに注意が必要である。
図１は、複合パッシベーション層１９９を含む例示的なＨＦＥＴ１００の断面図である。ＨＦＥＴ１００は、第１の半導体材料１０５と第２の半導体材料１１０とヘテロ接合１１５とを含む。ゲート誘電体１５５は、第２の半導体材料１１０上に配置される。ヘテロ接合１１５は、第１の半導体材料１０５と第２の半導体材料１１０との間に配置される。装置がオンに切り替えられたとき、半導体材料１０５、１１０の材料特性に起因して、ヘテロ接合１１５において二次元電子気体１２０が発生する。
複数の複合パッシベーション層１９９は、第２の半導体材料１１０の上方に配置される。第１の複合パッシベーション層は、複数の複合パッシベーション層１９９内に配置され、第１の複合パッシベーション層は、第１の絶縁層１７０と第１のパッシベーション層１６５とを含む。複数の複合パッシベーション層１９９は、第２の絶縁層１９２と第２のパッシベーション層１７５とを有する第２の複合パッシベーション層をさらに含み、第２のパッシベーション層１７５は、第１の絶縁層１７０と第２の絶縁層１９２との間に配置される。一例において、ゲート誘電体１５５と第１の絶縁層１７０とは、同じ材料組成を含む。他の一例または同じ例において、第１のパッシベーション層１６５と第２のパッシベーション層１７５は、ＳｉＮを含み、ゲート誘電体１５５と第１の絶縁層１７０とは、金属酸化物を含む。図示された例において、ゲート誘電体１５５は、第１のパッシベーション層１６５と第２の半導体材料１１０との間に配置され、ゲート電極１３５は、ゲート誘電体１５５と第１のパッシベーション層１６５との間に配置される。ゲート電極１３５の選択的バイアス印加が、ソース電極１２５とドレイン電極１３０との間の伝導率を調節する。第１のゲートフィールドプレート１４０は、第１のパッシベーション層１６５と第２のパッシベーション層１７５との間に配置される。一例において、第１のゲートフィールドプレート１４０は、ゲート電極１３５に接続される。ソース電極１２５とドレイン電極１３０とは、第２の半導体材料１１０に接続され、ソースフィールドプレート１４５は、ソース電極１２５に接続される。一例において、ドレイン電極１３０は、第２の半導体材料１１０から、複数の複合パッシベーション層１９９における少なくとも１つの複合パッシベーション層を通って延びる。
示される例において、ゲート電極１３５と第１のゲートフィールドプレート１４０とソースフィールドプレート１４５とは、略長方形の断面をもつ。ゲート電極１３５は、第１の縁部１５０を含む。第１の縁部１５０は、ソース電極１２５から横方向距離ｄ０に、および、第２の半導体材料１１０の上方の縦方向距離ｄ５に配置される。第１の縁部１５０は、ゲート誘電体１５５と第１のパッシベーション層１６５とにより、第２の半導体材料１１０から縦方向に離間している。
一例において、ＨＦＥＴは、第３のパッシベーション層１９５を含む。第２の絶縁層１９２が、第２のパッシベーション層１７５と第３のパッシベーション層１９５との間に配置される。他の一例または同じ例において、ソースフィールドプレート１４５は、第２の絶縁層１９２と第３のパッシベーション層１９５との間に配置され得る。さらに、第１のゲートフィールドプレート１４０は、第１の絶縁層１７０と第２のパッシベーション層１７５との間に配置され得る。
第１のゲートフィールドプレート１４０は、第２の縁部１６０を含む。第２の縁部１６０は、ドレイン電極１３０に向けて横方向距離ｄ０＋ｄ１に、および、第２の半導体材料１１０の上方の縦方向距離ｄ５＋ｄ６に配置される。第２の縁部１６０は、ゲート誘電体１５５と第１のパッシベーション層１６５と第１の絶縁層１７０とにより、第２の半導体材料１１０から縦方向に離間している。ソースフィールドプレート１４５は、第３の縁部１７４を含む。第３の縁部１７４は、ソース電極１２５の側部からドレイン電極１３０に向けて横方向距離ｄ０＋ｄ１＋ｄ３に、および、第２の半導体材料１１０の上方の縦方向距離ｄ５＋ｄ６＋ｄ７に配置される。第３の縁部１７４は、ゲート誘電体１５５と第１のパッシベーション層１６５と第１の絶縁層１７０と第２のパッシベーション層１７５と第２の絶縁層１９２とにより、第２の半導体材料１１０から縦方向に離間していることに注意が必要である。ゲート電極１３５と第１のゲートフィールドプレート１４０とソースフィールドプレート１４５とヘテロ接合１１５との各々の間の電界は、特定のバイアス条件において、それらのそれぞれの縁部１５０、１６０、１７４において最も高い。
ゲート電極１３５は、様々な方法で、第１のゲートフィールドプレート１４０に電気的に接続され得る。示される例において、ゲート電極１３５と第１のゲートフィールドプレート１４０との間の接続部は、断面図の外である。しかし、ゲート電極１３５と第１のゲートフィールドプレート１４０とは、略Ｌ字断面をもつ単一部材により形成され得る。
ソース電極１２５は、様々な方法で、ソースフィールドプレート１４５に電気的に接続され得る。示される例において、ソース電極１２５は、ソースビア部材１８０により、ソースフィールドプレート１４５に電気的に接続される。他の例において、ソース電極１２５は、図示された断面の外でソースフィールドプレート１４５に電気的に接続され得る。
図示された例において、ドレイン電極１３０は、１組のドレインビア部材１８５、１９０に電気的に接続される。ドレインビア部材１８５、１９０は、第２のパッシベーション層１７５を通って、ソースフィールドプレート１４５と同じ縦レベルまで延び、従って、ドレイン電極１３０の延在部として機能する。ビア部材１９０は、ソースフィールドプレート１４５と同じ縦レベルであるので、ソースフィールドプレート１４５に最も近いドレイン電極１３０の延在部である。第３の縁部１７４を含むソースフィールドプレート１４５の側部は、同じ縦レベルにおいてドレインビア部材１９０から横方向距離ｄ４ぶん離れて配置される。いくつかの例において、横方向距離ｄ４は、装置固有の横方向絶縁破壊電圧を保つのに必要とされる距離以下である。示される例において、ソースフィールドプレート１４５とドレインビア部材１９０とは、第３のパッシベーション層１９５により覆われる。
示される例において、ソース電極１２５とドレイン電極１３０とは、いずれも、第２の半導体材料１１０の上面に直接載置されて、第２の半導体材料１１０と電気的に接触し得る。しかし、いくつかの例において、ソース電極１２５および／またはドレイン電極１３０は、第２の半導体材料１１０内まで突き抜ける。いくつかの例において、この突き抜けは、ソース電極１２５および／またはドレイン電極１３０がヘテロ接合１１５に接触するか、またはヘテロ接合１１５を貫通しさえするほど十分深い。他の一例または同じ例において、１つまたは複数の侵入型接着剤金属または他の導電性材料が、ソース電極１２５および／またはドレイン電極１３０と半導体材料１０５、１１０の一方または両方との間に配置される。
図示された例において、ゲート電極１３５は、一様な厚さｄ５をもつ単一の電気絶縁層（ゲート誘電体１５５）により、第２の半導体材料１１０から電気的に絶縁される。しかし、図示されない他の例において、第２の半導体材料１１０からゲート電極１３５を絶縁するために複数層が使用され得る。他の一例において、第２の半導体材料１１０からゲート電極１３５を絶縁するため、一様でない厚さをもつ単層または複数層が使用され得る。
横方向チャネルＨＦＥＴ１００の様々な特徴が様々な異なる物質により形成され得ることに注意されたい。例えば、第１の半導体材料１０５は、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮを含み得る。いくつかの例において、第１の半導体材料１０５は、例えば、ＧａＡｓ、ＩｎＡｓ、ＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＡｌＧａＡｓなど、ヒ素を含有する化合物半導体をさらに含み得る。第２の半導体材料１１０は、例えば、ＡｌＧａＮ、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎ−ＧａＮであり得る。第２の半導体材料１１０は、ＧａＡｓ、ＩｎＡｓ、ＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＡｌＧａＡｓの１つまたは複数など、ヒ素を含有する化合物半導体をさらに含み得る。ヘテロ接合１１５において二次元電子気体１２０が発生するように、第１の半導体材料１０５と第２の半導体材料１１０と（「活性層」とも呼ばれ得る）の組成が調整される。例えば、第１の半導体材料１０５と第２の半導体材料１１０との組成は、１０１１から１０１４ｃｍ−２のシート担体密度がヘテロ接合１１５において発生する（より具体的には、５ｘ１０１２から５ｘ１０１３ｃｍ−２または８ｘ１０１２から１．２ｘ１０１３ｃｍ−２のシート担体密度がヘテロ接合１１５において発生し得る）ように調整され得る。半導体材料１０５、１１０は、基板の上方に形成され得る。一例において基材は、窒化ガリウム、ガリウムヒ素、炭化ケイ素、サファイア、シリコンなどを含み得る。第１の半導体材料１０５は、このような基板と直接接触し得るか、または、１つまたは複数の介在層が存在し得る。
ソース電極１２５とドレイン電極１３０とゲート電極１３５とは、例えばＡｌ、Ｎｉ、Ｔｉ、ＴｉＷ、ＴｉＮ、ＴｉＡｕ、ＴｉＡｌＭｏＡｕ、ＴｉＡｌＮｉＡｕ、ＴｉＡｌＰｔＡｕなどの金属などを含む、様々な導体により形成され得る。絶縁層１７０、１９２とゲート誘電体１５５とは、ゲート絶縁体を形成するのに適した様々な誘電体により形成され得る（例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、シリコン窒化物（Ｓｉ３Ｎ４）、アルミニウム窒化ケイ素（ＡｌＳｉＮ）、または他の適切なゲート誘電体材料）。
パッシベーション層１６５、１７５、１９５は、シリコン窒化物、シリコン酸化物、酸窒化シリコンなどを含む様々な誘電体により形成され得る。複合パッシベーション層は、下方にある第２の半導体材料１１０または層１５５、１６５、１７５における表面準位の充電を軽減または防止し得る。
いくつかの例において、パッシベーション層１６５、１７５、１９５は、定常動作パラメータにおける長期動作の後、パッシベーション層１６５、１７５、１９５における面積あたりの電荷欠陥数がヘテロ接合におけるシート担体密度未満であるような組成をもつ。言い換えると、パッシベーション層１６５、１７５、１９５における各三次元欠陥密度とその層のそれぞれの厚さとの積の合計が、ヘテロ接合１１５における（二次元）シート担体密度未満である。例えば、パッシベーション層１６５、１７５、１９５における面積あたりの電荷欠陥数は、ヘテロ接合１１５におけるシート担体密度の２０％未満、または１０％未満であり得る。
ソース電極１２５は、ドレイン電極１３０から横方向距離ｄ２に配置される。いくつかの例において、横方向距離ｄ２は、５マイクロメートルから５０マイクロメートルの間（より具体的には、９マイクロメートルから３０マイクロメートルの間）である。いくつかの例において、横方向距離ｄ１は、１マイクロメートルから５マイクロメートルの間（より具体的には、１．５マイクロメートルから３．５マイクロメートルの間）である。いくつかの例において、第２のパッシベーション材料１７５の厚さは、０．２マイクロメートルから１マイクロメートルの間（より具体的には、０．３５マイクロメートルから０．７５マイクロメートルの間）である。いくつかの例において、横方向距離ｄ４は、１マイクロメートルから８マイクロメートルの間（より具体的には、２マイクロメートルから６マイクロメートルの間）である。いくつかの例において、第３のパッシベーション層１９５の厚さは、０．４マイクロメートルから３マイクロメートルの間（より具体的には、０．５マイクロメートルから２マイクロメートルの間）である。いくつかの例において、横方向距離ｄ３は、１マイクロメートルから１０マイクロメートルの間（より具体的には、２．５マイクロメートルから７．５マイクロメートルの間）である。
動作時、絶縁層（例えば、第１の絶縁層１７０および第２の絶縁層１９２）とゲート誘電体１５５とは、複数の複合パッシベーション層１９９内のパッシベーション層（例えば、パッシベーション層１６５、１７５および１９５）の充電を防ぐために配置される。ＧａＮベース電子装置（高電圧および／または高周波トランジスタおよびダイオードなど）において、高性能値を達成するため、電界分配および電荷遮蔽金属化が使用され得る。ＧａＮ電子装置のための１つの有望なパッシベーション材料は、シリコン窒化物（ＳｉＮ）である。従って、上記の金属化部は、多くの場合、ＳｉＮパッシベーション層の上方に形成される。しかし、ＳｉＮは、誘電体の中でも比較的狭いバンドギャップをもち、そのことが、電界を印加された状態で、隣接した材料からシリコン窒化物内への電荷注入をもたらし得る。充電の結果、パッシベーション材料（ＳｉＮ）と金属化パターンとの両方の材料特性が、時間の経過に伴って変化し得る。これが、ドリフト動作と、いくつかの条件下における装置の回復不能な故障とをもたらし得る。従って、いくつかの例において、絶縁層がパッシベーション層より幅の広いバンドギャップを含むので、ＧａＮベース装置のパッシベーション層内にゲート誘電体（例えば、ゲート誘電体１５５）と絶縁層（例えば、絶縁層１７０および１９２）とを含むことにより、パッシベーション層における充電が低減され得る。パッシベーション層における充電の低減により、装置故障／性能ドリフトの確率を低くする。さらに、絶縁層は、ゲート誘電体と同じ材料で製造され得るので、別の処理ステップ／材料が不要となり得る。
図２は、複合パッシベーション層２９９を含む例示的なＨＦＥＴ２００の断面図である。多くの点で、ＨＦＥＴ２００は、図１に示すＨＦＥＴ１００と同様（または、同じ）である。しかし、ＨＦＥＴ２００における１つの注目に値する特徴は、絶縁層２７０、２９２の領域が、複合パッシベーション層の全体を占有するわけではないことである。言い換えると、第１の絶縁層２７０の横境界は、ソースフィールドプレート２４５の横境界と実質的に同一の範囲に広がり、さらに、第２の絶縁層２９２の横境界は、ソースフィールドプレート２４５の横境界と実質的に同一の範囲に広がる。一例において、第１の絶縁層２７０の横境界は、第１のゲートフィールドプレート２４０を越えて広がり得、ビア部材２８５の手前で終わり得る。他の一例または同じ例において、第２の絶縁層２９２の長さは、ソースフィールドプレート２７４を越えて広がり得、ビア部材２９０の手前で終わり得る。
図３は、複合パッシベーション層３９９を含む例示的なＨＦＥＴ３００の断面図である。ＨＦＥＴ３００は、図１〜図２に示すＨＦＥＴ１００および２００と多くの点で類似する。しかし、ＨＦＥＴ３００は、第３のパッシベーション層３８７と第３の絶縁層３９４を含む第３の複合パッシベーション層を含む。ＨＦＥＴ３００は、第４のパッシベーション層３９６をさらに含む。第３の絶縁層３９４は、第３のパッシベーション層３８７と第４のパッシベーション層３９６との間に配置される。第２のゲートフィールドプレート３４２は、第２の絶縁層３９２と第３のパッシベーション層３８７との間に配置され、第１のゲートフィールドプレート３４０に接続される。図示されるように、ソースフィールドプレート３４５は、第３の絶縁層３９４と第４のパッシベーション層３９６との間に配置される。
ＨＦＥＴ３００は、第１のゲートフィールドプレート３４０とソースフィールドプレート３４５と第２のゲートフィールドプレート３４２とをさらに含む。第２のゲートフィールドプレート３４２は、ゲート電極３３５に電気的に接続される。いくつかの例において、ソースフィールドプレート３４５は、いわゆる「シールドラップ」として機能する。前述のとおり、いくつかのＧａＮ装置は、少なくとも部分的に高電圧動作中の周辺環境との表面電荷の交換に起因して発生すると考えられる寄生ＤＣ−ｔｏ−ＲＦ分散を経験する。特に、表面準位は、比較的遅い応答時間で帯電と放電とを行う。続いて、ＧａＮ装置の性能は、高周波動作において影響を受ける。金属シールドラップは、表面電荷の移動を遮蔽することと防止することとを改善することにより、これらの効果を軽減または除去し得る。いくつかの例において、ソースフィールドプレート３４５は、ＨＦＥＴ３００における電界（例えば、ヘテロ接合３１５と第２のゲートフィールドプレート３４２の第３の縁部３４４との間の電界）のピーク値を下げ得る。以下で詳細に説明するように、いくつかの例において、ソースフィールドプレート３４５、さらに、ヘテロ接合３１５の電荷担体を空乏化するように機能する。いくつかの例において、ソースフィールドプレート３４５は、複数の機能を果たし、すなわち、シールドラップ、フィールドプレートとして機能し、および／または、ヘテロ接合３１５を空乏化する。装置におけるソースフィールドプレート３４５の特定の使用は、多くの様々な幾何学的パラメータと材料パラメータと動作パラメータとのうちのいずれかの関数となる。ソースフィールドプレート３４５は、１つまたは複数の役割を果たす可能性があるので、本明細書では単に「ソースフィールドプレート」と呼ばれる。
示される例において、ソースフィールドプレート３４５は、略長方形の断面をもつ。ソースフィールドプレート３４５は、第４の縁部３７４を含む。第４の縁部３７４は、ソース電極３２５の側部からドレイン電極３３０に向けて横方向距離ｄ０＋ｄ１＋ｄ３＋ｄ１１に、および、第２の半導体材料１１０の上方の縦方向距離ｄ５＋ｄ６＋ｄ７＋ｄ８に配置される。いくつかの例において、横方向距離ｄ０＋ｄ１＋ｄ３＋ｄ１１は、縦方向距離ｄ５＋ｄ６＋ｄ７＋ｄ８の２倍以上である。例えば、横方向距離ｄ０＋ｄ１＋ｄ３＋ｄ１１は、ｄ５＋ｄ６＋ｄ７＋ｄ８の３倍以上であり得る。第４の縁部３７４は、ゲート誘電体３５５、第１のパッシベーション層３６５、第１の絶縁層３７０、第２のパッシベーション層３７５、第２の絶縁層３９２、第３のパッシベーション層３８７、および第３の絶縁層３９４により、第２の半導体材料１１０から縦方向に離間している。以下で詳細に説明するように、ソースフィールドプレート３４５とヘテロ接合３１５との間の電界は、特定のバイアス条件において、第４の縁部３７４において最も高い。
ソースフィールドプレート３４５は、様々な方法で、ソース電極３２５に電気的に接続され得る。示される例において、ソース電極３２５は、ソースビア部材３８０により、ソースフィールドプレート３４５に電気的に接続される。他の例において、ソース電極３２５は、図示された断面の外でソースフィールドプレート３４５に電気的に接続され得る。
示されるように、ドレイン電極３３０は、ビア部材３８５、３９０を経由して、他のドレインビアに電気的に接続される。ドレインビア部材３８８は、第３のパッシベーション層３８７を通って、第２のゲートフィールドプレート３４２と同じ縦レベルまで延び、従って、ドレイン電極３３０の延在部として機能する。ビア部材３８８は、ソースフィールドプレート３４５と同じ縦レベルにあるので、ソースフィールドプレート３４５に最も近いドレイン電極３３０の延在部である。第４の複合パッシベーション材料は、厚さｄ１０をもつ。
いくつかの例において、ｄ１＋ｄ３＋ｄ４は、５マイクロメートルから３５マイクロメートルの間（より具体的には、８マイクロメートルから２６マイクロメートルの間）である。いくつかの例において、横方向距離ｄ９は、１マイクロメートルから１０マイクロメートルの間（より具体的には、２マイクロメートルから６マイクロメートルの間）である。いくつかの例において層３６５、３７５、３８７、３９６は、定常動作パラメータにおける長期動作の後、層３６５、３７５、３８７、３９６における面積あたり電荷欠陥数がヘテロ接合におけるシート担体密度未満であるような組成および質をもつ。言い換えると、パッシベーション層３６５、３７５、３８７、３９６の各三次元欠陥密度とその層のそれぞれの厚さとの積の合計が、ヘテロ接合１１５における（二次元）シート担体密度未満である。例えば、絶縁材料層３６５、３７５、３８７、３９６における面積あたりの電荷欠陥数は、２０％未満（より具体的には、ヘテロ接合３１５におけるシート担体密度の１０％未満）である。
図４は、複合パッシベーション層４９９を含む例示的なＨＦＥＴ４００の断面図である。ＨＦＥＴ４００は、ＨＦＥＴ３００と同様であるが、第１の絶縁層４７０の横境界は、第１のゲートフィールドプレート４４０の横境界と実質的に同一の範囲に広がり、第２の絶縁層４９２の横境界は、第２のゲートフィールドプレート４４２の横境界と実質的に同一の範囲に広がり、第３の絶縁層４９４の横境界は、ソースフィールドプレート４４５の横境界と実質的に同一の範囲に広がる。言い換えると、ＨＦＥＴ４００における絶縁層４７０、４９２、４９２の領域がパッシベーション層の全体を占めるわけではない点を除いて、ＨＦＥＴ４００は、ＨＦＥＴ３００と同様である。一例において、第１の絶縁層４７０の長さは、第１のゲートフィールドプレート４４０を越えて広がり得、ビア部材４８５の手前で終わる。一例において、第２の絶縁層４９２の長さは、第２のゲートフィールドプレート４４２を越えて広がり得、ビア部材４９０の手前で終わる。一例において、第３の絶縁層４９４の長さは、ソースフィールドプレート４４５を越えて広がり得、ドレイン４８８の手前で終わる。
図５は、例示的なＨＦＥＴの製造方法５００を描いたフロー図である。方法５００におけるプロセスブロック５０２〜５１０の順序は、限定とみなされてはならない。当業者が理解すると考えられるように、プロセスブロック５０２〜５１０は、あらゆる順序で、および、さらには並列に実行され得る。さらに、本開示の特定の態様が理解しにくくならないように、プロセスブロック５０２〜５１０は、非常に簡略化されたバージョンの方法５００を示すので、プロセスブロックが方法５００に追加／から除去され得る。
プロセスブロック５０２は、基材上に半導体層（例えば、第１の半導体材料１０５と第２の半導体材料１１０と）を堆積させることを示す。一例において、半導体層と基材とは、図１〜図４の説明において列挙される材料のいずれかを含み得る。一例において、ヘテロ接合は、第１の半導体材料と第２の半導体材料と（例えば、第１の半導体材料１０５と第２の半導体材料１１０と）の間に形成され得る。他の一例または同じ例において、ソース電極とドレイン電極とは、第２の半導体材料に結合される。さらに、第２の半導体材料がゲート誘電体と第１の半導体材料との間に配置されるように、ゲート誘電体が第２の半導体材料付近に堆積され得る。
プロセスブロック５０４は、半導体層上に１つまたは複数の複合パッシベーション層を堆積させることを示す。一例において、これは、複数の複合パッシベーション層を堆積させることを含み得、複数の複合パッシベーション層における第１の複合パッシベーション層は、第１の絶縁層と第１のパッシベーション層とを含む。前述の例において、第１のパッシベーション層は、ゲート誘電体と第１の絶縁層との間に配置され、ゲートは、ゲート誘電体と複数の複合パッシベーション層との間に形成され得る。他の一例または同じ例において、複数の複合パッシベーション層における第２の複合パッシベーション層が、堆積され得る。第２の複合パッシベーション層は、第２の絶縁層と第２のパッシベーション層とを含み得、第１の絶縁層は、第１のパッシベーション層と第２のパッシベーション層との間に配置される。一例において、第１の絶縁層は、第１のパッシベーション層より大きなバンドギャップをもつ。他の一例または同じ例において、第１のパッシベーション層は、ＳｉＮを含み、ゲート誘電体と第１の絶縁層とは、金属酸化物を含む。
一例において、複数の複合パッシベーション層を堆積させることは、第１の絶縁層と第２の絶縁層との横境界がソース電極とドレイン電極との間の横方向距離未満であるように、第１の絶縁層と第２の絶縁層とを堆積させることを含む。他の一例または同じ例において、第３の複合パッシベーション層が堆積され、第３の複合パッシベーション層は、第３の絶縁層と第３のパッシベーション層とを含む。この例において、第２の絶縁層は、第２のパッシベーション層と第３のパッシベーション層との間に配置される。
プロセスブロック５０６は、窪みエッチング、金属堆積、金属パターン形成、および急速熱アニーリングによりオーミック接点を形成することを示す。オーミック接点は、図１〜図４などに示す半導体層の上面に接触する。
プロセスブロック５０８は、１つまたは複数の複合パッシベーション層上に１つまたは複数のフィールドプレートをパターン形成することを示す。一例において、第１のゲートフィールドプレートは、第１のパッシベーション層と第２のパッシベーション層との間に形成される。他の一例または同じ例において、第１のゲートフィールドプレートは、ゲート電極に接続される。さらに、ソースフィールドプレートは、第２の絶縁層上に堆積され得る。一例において、第１のゲートフィールドプレートは、第１の絶縁層と第２のパッシベーション層との間に配置される。他の一例において、（第１のゲートフィールドプレートに結合された）第２のゲートフィールドプレートが形成され、第２の絶縁層と第３のパッシベーション層との間に第２のゲートフィールドプレートが配置される。ソースフィールドプレートは、ソース電極に結合され得、第３の絶縁層上に形成され得る。
プロセスブロック５１０は、最上位の複合パッシベーション層上に封止層を堆積させることを示す。一例において、封止層を堆積させることは、第４のパッシベーション層を含み、ソースフィールドプレートと第３の絶縁層との上に第４のパッシベーション層が配置される。
図６は、例示的なＨＦＥＴの製造方法６００を描いたフロー図である。方法６００におけるプロセスブロック６０２〜６２２の順序は、限定とみなされてはならない。当業者が理解すると考えられるように、プロセスブロック６０２〜６２２は、あらゆる順序で、および、さらには並列に実行され得る。さらに、プロセスブロック６０２〜６２２は、本開示の特定の態様が理解しにくくならないように、非常に簡略化されたバージョンの方法６００を示すので、プロセスブロックが方法６００に追加／から除去され得る。
ブロック６０２において、基材上に半導体層が堆積される。一例において、半導体層と基材とは、図１〜図４の説明において列挙される材料のいずれかを含み得る。
プロセスブロック６０４は、半導体層上に１つまたは複数の複合パッシベーション層を堆積させることを示す。複合パッシベーション層における絶縁材とパッシベーション材料とは、同じまたは異なる材料組成をもち得ることが理解されなければならない。
ブロック６０６は、オーミック接点の占有領域が、プラズマエッチングを使用して形成されることを示す。占有領域は、エッチング停止部として複合パッシベーション層を使用することにより形成され得る。上述のように、複合パッシベーション層は、ゲート誘電体層とパッシベーション層とを含む。一例において、ゲート誘電体層は、酸化アルミニウムで作られ得、パッシベーション層は、シリコン窒化物（ＳｉＮ）で作られ得る。パッシベーション材料のプラズマエッチング速度は、ゲート誘電体材料のエッチング速度より大きい。一例において、パッシベーション材料のプラズマエッチング速度は、ゲート誘電体のエッチング速度より実質的に大きい。一例において、パッシベーション層のエッチング速度は、ゲート誘電体と絶縁層とのエッチング速度より最大１００倍大きな速度であり得る。これにより、各フィールドプレート（すなわち、ゲートフィールドプレート、ソースフィールドプレート、ドレインフィールドプレート）の下方における装置層の厚さの精密な制御が可能となる。一例において、ゲート誘電体と絶縁層とは、エッチング停止層として使用され得る。
プロセスブロック６０８において、オーミック接点は、窪みエッチング、金属堆積、金属パターン形成、および高温アニーリングにより生成される。
任意選択的なプロセスブロック６１０は、別の複合パッシベーション層が堆積されることを示す。
ブロック６１４において、ゲート接点は、金属堆積と金属パターン形成とにより形成される。このステップにおいて、任意選択的なフィールドプレートがさらに生成され得る。
プロセスブロック６１６〜６２０は、例示的な方法６００において任意選択的である。ブロック６１６は、別の複合パッシベーション層を堆積させることを示す。ブロック６１８において、フィールドプレートのための別の占有領域が、エッチング停止部を使用してプラズマエッチングにより形成され得る。ブロック６２０は、別の金属フィールドプレートを堆積およびパターン形成することを示す。
ブロック６２２において、封止層は、最上位の複合パッシベーション層上に堆積される。
図７は、複合パッシベーション層７９９を含む例示的なＨＦＥＴ７００の断面図である。多くの点で、ＨＦＥＴ７００は、図１に示すＨＦＥＴ１００と同様（または、同一）である。しかし、注目に値する１つの特徴は、ＨＦＥＴ７００におけるものは、第１のゲートフィールドプレート７４０に接続されて、第２の絶縁層７９２と第３のパッシベーション層７９５との間に配置された、第２のゲートフィールドプレート７４２を含むことである。ＨＦＥＴ７００の他の一例において、絶縁層７７０および７９２の領域は、複合パッシベーション層の全体を占有するわけではない。ことが理解される。この例において、第１の絶縁層７７０の横境界は、第１のゲートフィールドプレート７４０の横境界と実質的に同一の範囲に広がり得、第２の絶縁層７９２の横境界は、第２のゲートフィールドプレート７４２と実質的に同一の範囲に広がり得る。言い換えると、絶縁層７７０および７９２は、ソース電極７２５とドレイン電極７３０との間の全距離に広がるわけではない。
図８は、複合パッシベーション層８９９を含む例示的なＨＦＥＴ８００の断面図である。ＨＦＥＴ８００は、以前の図に示されるＨＦＥＴと多くの点で類似する。しかし、ＨＦＥＴ８００は、第３のパッシベーション層８８７と第３の絶縁層８９４とを含む第３の複合パッシベーション層を含む。ＨＦＥＴ８００は、第４のパッシベーション層８９６をさらに含む。第３の絶縁層３９４は、第３のパッシベーション層８８７と第４のパッシベーション層８９６との間に配置される。第２のゲートフィールドプレート８４２は、第２のパッシベーション層８７５と第３のパッシベーション層８８７との間に配置され、第１のゲートフィールドプレート８４０に接続される。図示されるように、第３のゲートフィールドプレート８４６は、第３の絶縁層８９４と第４のパッシベーション層８９６との間に配置される。第３のゲートフィールドプレート８４６は、第２のゲートフィールドプレート８４２に接続される。ＨＦＥＴ８００の他の一実施形態において、絶縁層８７０、８９２、および８９４の領域は、複合パッシベーション層８９９の全体を占有するわけではないことが理解される。この例において、第３の絶縁層８９４の横境界は、第３のゲートフィールドプレート８４６と実質的に同一の範囲に広がる。言い換えると、絶縁層８７０、８９２、および８９４は、ソース電極８２５とドレイン電極８３０との間の全距離に広がるわけではない。
図９は、複合パッシベーション層９９９を含む例示的なＨＦＥＴ９００の断面図である。ＨＦＥＴ９００は、図１〜図４、図７、および図８に示されるＨＦＥＴと多くの点で類似する。しかし、ＨＦＥＴ９００は、他の例示的な第２のゲート接続フィールドプレート９４２を含む。第２のゲートフィールドプレート９４２は、第１のゲートフィールドプレート９４０に結合される。ＨＦＥＴ９００の他の一実施形態において、絶縁層９７０、９９２、９９４の領域が、複合パッシベーション層の全体を占有するわけではないことが理解される。言い換えると、他のＨＦＥＴの実施形態と同様に、絶縁層９７０、９９２、９９４は、ソース電極８２５とドレイン電極８３０との間における全距離に広がるわけではない。
ＨＦＥＴ９００は、第１の半導体材料９０５と、第２の半導体材料９１０と、（それらの間に配置された）ヘテロ接合９１５とを含む。ＨＦＥＴ９００は、複数の複合パッシベーション層をさらに含む。第１の複合パッシベーション層は、第１の絶縁層９７０と第１のパッシベーション層９６５とを含み、第１のパッシベーション層９６５は、第２の半導体材料９１０と第１の絶縁層９７０との間に配置される。第２の複合パッシベーション層は、第２の絶縁層９９２と第２のパッシベーション層９７５とを含み、第２のパッシベーション層９７５は、第１の絶縁層９７０と第２の絶縁層９９２との間に配置される。第３の複合パッシベーション層は、第３の絶縁層９９４と第３のパッシベーション層９８７とを含む。第３のパッシベーション層９８７は、第２の絶縁層９９２と第３の絶縁層９９４との間に配置される。図示された例において、第１のゲートフィールドプレート９４０は、第１のパッシベーション層９６５と第２のパッシベーション層９７５との間に配置される。さらに、ゲート誘電体９５５は、第１のパッシベーション層９６５と第２の半導体材料９１０との間に配置される。ゲート電極９３５は、ゲート誘電体９５５と第１のパッシベーション層９６５との間に配置される。ＨＦＥＴ９００は、第４のパッシベーション層９９６を含み、第３の絶縁層９９４は、第４のパッシベーション層９９６と第３のパッシベーション層９８７との間に配置される。
一例において、第２のゲートフィールドプレート９４２は、第２のパッシベーション層９７５から、第２の絶縁層９９２を通り、第３のパッシベーション層９８７を通り、第４のパッシベーション層９９６内まで延びる。図示された例において、第２のゲートフィールドプレート９４２は、第３のパッシベーション層９８７内に配置された大きく連続的なバルク金属部を含むことに注意されたい。一例において、第２のゲートフィールドプレート９４２のバルク部の横寸法は、第３のパッシベーション層９８７内において、ソース電極９２５とドレイン電極９３０との間の距離の５０％未満を占有する。他の一例において、第２のゲートフィールドプレート９４２のバルク部の横寸法は、第３のパッシベーション層９８７内において、ソース電極９２５とドレイン電極９３０との間の距離の３３％未満を占有する。示される例において、第２のゲートフィールドプレート９４２は、第１のゲートフィールドプレート９４０より大きな横断面直径をもつ、第２のゲートフィールドプレート９４２は、第１のゲートフィールドプレート９４０の上方に配置される。描かれるように、第２のゲートフィールドプレート９４２は、第３のパッシベーション層９８７と第４のパッシベーション層９９６との間に配置された構成要素を含む。図示された例において、この構成要素は、区分されるが、他の例において、この構成要素は、連続的であり得る。図１〜図４、図７、および図８に描かれたすべての例において、第２のゲートフィールドプレート９４２が、第１のゲートフィールドプレート、第２のゲートフィールドプレート、および／または第３のゲートフィールドプレートとしてあらゆる形状を取り得ることに注意が必要である。これらの形状は、ゲートフィールドプレート製造工程を個々のゲートフィールドプレートを形成する多くのステップに分割するのではなく、単一の連続的なゲートフィールドプレート（例えば、第２のゲートフィールドプレート９４２）の製造により達成され得る。
一実施形態において、ＨＦＥＴ９００は、以下の方法により製造され得る。これらのステップが、あらゆる順序で、および、さらには並列に遂行され得ることに注意が必要である。さらに、当業者に理解されるように、以下の方法は、ステップを省略し得るか、または代替的に、必要とは限らないステップを含み得る。
第１の半導体材料と第２の半導体材料とが提供される。ヘテロ接合は、第１の半導体材料と第２の半導体材料との間に配置される。一実施形態において、第１の半導体材料および／または第２の半導体材料は、ＧａＮを含み得る。
ソース電極とドレイン電極とは、第２の半導体材料上に形成される。一例において、ソース電極とドレイン電極とは、第２の半導体材料内に広がり得、さらには、第１の半導体材料に接触し得る。
ゲート誘電体は、第２の半導体材料上に形成される。一例において、ゲート誘電体は、ＡｌＯｘ、ＨｆＯｘ、または他の適切な誘電体材料（高ｋ、または別のもの）を含む。
ゲート電極は、第２の半導体材料の表面付近に形成され、ゲート誘電体は、ゲート電極と第２の半導体材料との間に配置される。
複数の複合パッシベーション層は、ゲート誘電体付近に堆積され、ゲート誘電体は、複数の複合パッシベーション層と第２の半導体材料との間に配置される。一例において、複数の複合パッシベーション層における第１の複合パッシベーション層は、第１のパッシベーション層と第１の絶縁層とを含む。第１のパッシベーション層は、ゲート誘電体と第１の絶縁層との間に配置される。他の一例または同じ例において、複数の複合パッシベーション層における第２の複合パッシベーション層は、第２のパッシベーション層と第２の絶縁層とを含む。第２のパッシベーション層は、第１の絶縁層と第２の絶縁層との間に配置される。
次に、複数の複合パッシベーション層内にパターン形成された溝がエッチングされて、１つまたは複数のゲートフィールドプレートを形成する。これらのパターン形成された溝の形状は、装置アーキテクチャの適切な層上でフォトレジスト（ポジまたはネガ）を堆積および分解することにより制御され得る。溝形状は、形成されるフィールドプレートの形状に適合し得る（溝形状の詳細は、図１〜図４、および図７〜図９に関連してここまでに説明した第１、第２、および第３のゲートフィールドプレートの説明を参照）。一例において、第１の複合パッシベーション層のエッチングは、第２の複合パッシベーション層を形成する前に実行され得る。しかし、他の一例において複数の複合パッシベーション層が形成されて、次に、すべて一緒にエッチングされ得る。エッチングは、ウェットおよび／またはドライエッチングを含み得る。パッシベーション層は、使用されるエッチング液と使用される工程とに応じて、ＳｉＮを含み得、絶縁層より最大１００倍速くエッチングが進むことに注意が必要である。従って、ゲートフィールドプレートの形状を正確に制御するため、絶縁層および／またはゲート誘電体がエッチング停止層として使用され得る。
エッチングされたパターン／孔は、次に、金属または他の導電性材料により埋め戻され得、ゲートフィールドプレート（図１〜図４、および図７〜図９と、関係する説明とにおける、第１のゲートフィールドプレート、第２のゲートフィールドプレート、および第３のゲートフィールドプレートなど）を形成し得る。フィールドプレートが、１つまたは多くのステップにおいて堆積され得、それらの形状は、１つの連続した層または互いに無関係の複数の構造部を含み得る。図９に示される例において、第２のゲートフィールドプレート９４２のバルクは、１つの金属堆積ステップにおいて、第３のパッシベーション層９８７内にエッチングされた溝内に金属を堆積させることにより形成され得る。この後、第２のゲートフィールドプレート９４２のうち第３のパッシベーション層９８７上に配置された部分が、パターン形成および堆積され得る。
ゲートフィールドプレートが形成された後、過剰な金属／堆積フラックスが、化学機械研磨などにより除去され得ることに注意が必要である。様々なフィールドプレートアーキテクチャを形成した後、別の絶縁および／またはパッシベーション層が堆積され得る。さらに、上記の工程は、図面に描かれ、本明細書において説明されるあらゆる幾何学的構造部を製造するために使用され得る。
本発明の示される例に関する上記の説明は、要約で説明している事項を含め、網羅的であることも、本発明を開示される形態そのものに限定することも意図されない。本発明の特定の例が、本明細書において例示を目的として説明されるが、当業者が認識すると考えられる本発明の範囲内での様々な変形が可能である。
前述の詳細な説明を考慮して、本発明にこれらの変更がなされ得る。後述の請求項で使用される用語は、本発明を明細書に開示される特定の例に限定するように解釈されてはならない。むしろ、本発明の範囲は、後述の請求項により完全に定義されなければならず、確立された請求項の解釈の原則に従って解釈されなければならない。
［付記項１］
第１の半導体材料と第２の半導体材料とヘテロ接合とであって、
前記ヘテロ接合が、前記第１の半導体材料と前記第２の半導体材料との間に配置される、
前記第１の半導体材料と前記第２の半導体材料と前記ヘテロ接合と、
複数の複合パッシベーション層であって、
前記複数の複合パッシベーション層における第１の複合パッシベーション層が、第１の絶縁層と第１のパッシベーション層とを含み、
前記複数の複合パッシベーション層における第２の複合パッシベーション層が、第２の絶縁層と第２のパッシベーション層とを含み、
前記第２のパッシベーション層が、前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層との間に配置される、
前記複数の複合パッシベーション層と、
前記第１のパッシベーション層と前記第２の半導体材料との間に配置されたゲート誘電体と、
前記ゲート誘電体と前記第１のパッシベーション層との間に配置された前記ゲート電極と、
前記第１のパッシベーション層と前記第２のパッシベーション層との間に配置された第１のゲートフィールドプレートと、
ソース電極とドレイン電極とであって、
前記ソース電極と前記ドレイン電極とが、前記第２の半導体材料に結合される、
前記ソース電極と前記ドレイン電極と、
ソースフィールドプレートであって、
前記ソースフィールドプレートが、前記ソース電極に結合される、
前記ソースフィールドプレートと、
を備える、高電圧電界効果トランジスタ（ＨＦＥＴ）。
［付記項２］
前記第１のゲートフィールドプレートが、前記ゲート電極に接続される、
付記項１に記載のＨＦＥＴ。
［付記項３］
第３のパッシベーション層をさらに備え、
前記第２の絶縁層が、前記第２のパッシベーション層と前記第３のパッシベーション層との間に配置される、
付記項１に記載のＨＦＥＴ。
［付記項４］
前記第２の絶縁層と前記第３のパッシベーション層との間に配置された第２のゲートフィールドプレートをさらに備える、
付記項３に記載のＨＦＥＴ。
［付記項５］
前記ソースフィールドプレートが、前記第２のパッシベーション層と前記第３のパッシベーション層との間に配置され、
前記第１のゲートフィールドプレートが、前記第１の絶縁層と前記第２のパッシベーション層との間に配置される、
付記項３に記載のＨＦＥＴ。
［付記項６］
前記第１の絶縁層の横境界が、前記ソースフィールドプレートの横境界と実質的に同一の範囲に広がり、
前記第２の絶縁層の横境界が、前記ソースフィールドプレートの前記横境界と実質的に同一の範囲に広がる、
付記項５に記載のＨＦＥＴ。
［付記項７］
前記第３のパッシベーション層と第３の絶縁層とを含む第３の複合パッシベーション層と、
第４のパッシベーション層であって、
前記第３の絶縁層が、前記第３のパッシベーション層と前記第４のパッシベーション層との間に配置される、
前記第４のパッシベーション層と、
前記第１のゲートフィールドプレートに結合された第２のゲートフィールドプレートであって、
前記第２のゲートフィールドプレートが、前記第２のパッシベーション層と前記第３のパッシベーション層との間に配置され、
前記ソースフィールドプレートが、前記第３のパッシベーション層と前記第４のパッシベーション層との間に配置される、
前記第２のゲートフィールドプレートと、
をさらに備える、付記項３に記載のＨＦＥＴ。
［付記項８］
前記第２のゲートフィールドプレートに結合され、前記第３のパッシベーション層と前記第４のパッシベーション層との間に配置された、第３のゲートフィールドプレートをさらに備える、
付記項７に記載のＨＦＥＴ。
［付記項９］
前記第１の絶縁層の横境界が、前記第１のゲートフィールドプレートの横境界と実質的に同一の範囲に広がり、
前記第２の絶縁層の横境界が、前記第２のゲートフィールドプレートの横境界と実質的に同一の範囲に広がり、
前記第３の絶縁層の横境界が、前記ソースフィールドプレートの横境界と実質的に同一の範囲に広がる、
付記項７に記載のＨＦＥＴ。
［付記項１０］
前記複数の複合パッシベーション層における前記ゲート誘電体と前記第１の絶縁層とが、同じ材料組成を含む、
付記項１に記載のＨＦＥＴ。
［付記項１１］
前記複数の複合パッシベーション層における前記第１のパッシベーション層と前記第２のパッシベーション層とが、ＳｉＮを含み、
前記ゲート誘電体と前記第１の絶縁層とが、金属酸化物を含む、
付記項１に記載のＨＦＥＴ。
［付記項１２］
前記複数の複合パッシベーション層における絶縁層が、前記複数の複合パッシベーション層におけるパッシベーション層の充電を防ぐために配置される、
付記項１に記載のＨＦＥＴ。
［付記項１３］
前記ドレイン電極が、前記第２の半導体材料から、前記複数の複合パッシベーション層の少なくとも１つを通って延びる、
付記項１に記載のＨＦＥＴ。
［付記項１４］
第１の半導体材料と第２の半導体材料とヘテロ接合とであって、
前記ヘテロ接合が、前記第１の半導体材料と前記第２の半導体材料との間に配置される、
前記第１の半導体材料と前記第２の半導体材料と前記ヘテロ接合と、
第１の複合パッシベーション層と第２の複合パッシベーション層と第３の複合パッシベーション層とを含む複数の複合パッシベーション層であって、
前記第１の複合パッシベーション層が、第１の絶縁層と第１のパッシベーション層とを含み、
前記第１のパッシベーション層が、前記第２の半導体材料と前記第１の絶縁層との間に配置され、
前記第２の複合パッシベーション層が、第２の絶縁層と第２のパッシベーション層とを含み、
前記第２のパッシベーション層が、前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層との間に配置され、
前記第３の複合パッシベーション層が、第３の絶縁層と第３のパッシベーション層とを含み、
前記第３のパッシベーション層が、前記第２の絶縁層と前記第３の絶縁層との間に配置される、
前記複数の複合パッシベーション層と、
前記第１のパッシベーション層と前記第２のパッシベーション層との間に配置された第１のゲートフィールドプレートと、
前記第１のゲートフィールドプレートに結合された第２のゲートフィールドプレートであって、
前記第２のゲートフィールドプレートが、前記第２のパッシベーション層から前記第３の絶縁層を通って延びる、
前記第２のゲートフィールドプレートと、
を備える、高電圧電界効果トランジスタ（ＨＦＥＴ）。
［付記項１５］
前記第１のパッシベーション層と前記第２の半導体材料との間に配置されたゲート誘電体と、
前記ゲート誘電体と前記第１のパッシベーション層との間に配置されたゲート電極と、
をさらに備える、付記項１４に記載のＨＦＥＴ。
［付記項１６］
第４のパッシベーション層をさらに備え、
前記第３の絶縁層が、前記第４のパッシベーション層と前記第３のパッシベーション層との間に配置され、
前記第２のゲートフィールドプレートが、前記第２のパッシベーション層から、前記第２の絶縁層を通り、前記第３のパッシベーション層を通り、前記第４のパッシベーション層内まで延びる、
付記項１４に記載のＨＦＥＴ。
［付記項１７］
前記第２のゲートフィールドプレートが、金属を含み、連続している、
付記項１４に記載のＨＦＥＴ。
［付記項１８］
ソース電極に結合されたソースフィールドプレートをさらに備え、
前記第３のパッシベーション層が、前記ソースフィールドプレートと前記第２の絶縁層との間に配置される、
付記項１４に記載のＨＦＥＴ。
［付記項１９］
第１の半導体材料と第２の半導体材料との間にヘテロ接合を形成することと、
ソース電極とドレイン電極とを形成することであって、
前記ソース電極と前記ドレイン電極とが、前記第２の半導体材料に結合される、
前記ソース電極と前記ドレイン電極とを形成することと、
ゲート誘電体を堆積させることであって、
前記第２の半導体材料が、前記ゲート誘電体と前記第１の半導体材料との間に配置される、
前記ゲート誘電体を堆積させることと、
複数の複合パッシベーション層を堆積させることであって、
前記複数の複合パッシベーション層における第１の複合パッシベーション層が、第１の絶縁層と第１のパッシベーション層とを含み、
前記第１のパッシベーション層が、前記ゲート誘電体と前記第１の絶縁層との間に配置される、
前記複数の複合パッシベーション層を堆積させることと、
前記ゲート誘電体と前記複数の複合パッシベーション層との間にゲート電極を形成することと、
第２の絶縁層と第２のパッシベーション層とを含む、前記複数の複合パッシベーション層における第２の複合パッシベーション層を堆積させることであって、
前記第２のパッシベーション層が、前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層との間に配置される、
前記第２の複合パッシベーション層を堆積させることと、
前記第１のパッシベーション層と前記第２のパッシベーション層との間に第１のゲートフィールドプレートを形成することと、
を含む、高電圧電界効果トランジスタ（ＨＦＥＴ）の製造方法。
［付記項２０］
前記第１の絶縁層が、前記第１のパッシベーション層より大きなバンドギャップをもつ、
付記項１９に記載の方法。
［付記項２１］
前記第１のゲートフィールドプレートが、前記ゲート電極に接続される、
付記項１９に記載の方法。
［付記項２２］
前記第２の絶縁層上にソースフィールドプレートを形成することをさらに含む、
付記項１９に記載の方法。
［付記項２３］
前記第１のゲートフィールドプレートに結合された第２のゲートフィールドプレートを形成することをさらに含み、
前記第２のゲートフィールドプレートが、前記第２の絶縁層上に配置される、
付記項１９に記載の方法。
［付記項２４］
前記複数の複合パッシベーション層を堆積させることが、前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層との横境界が、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の横方向距離未満であるように、前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層とを堆積させることを含む、
付記項１９に記載の方法。
［付記項２５］
第３の絶縁層と第３のパッシベーション層とを含む第３の複合パッシベーション層を堆積させることであって、
前記第３のパッシベーション層が、前記第２の絶縁層と前記第３の絶縁層との間に配置される、
前記第３の複合パッシベーション層を堆積させることと、
前記第１のゲートフィールドプレートに結合された第２のゲートフィールドプレートを形成することであって、
前記第２のゲートフィールドプレートが、前記第２のパッシベーション層と前記第３のパッシベーション層との間に配置される、
前記第２のゲートフィールドプレートを形成することと、
ソースフィールドプレートを形成することであって、
前記第３のパッシベーション層が、前記ソースフィールドプレートと前記第２の絶縁層との間に配置される、
前記ソースフィールドプレートを形成することと、
をさらに含む、付記項１９に記載の方法。
［付記項２６］
前記第２のゲートフィールドプレートに結合され、前記第３の絶縁層上に配置された第３のゲートフィールドプレートを形成することをさらに含む、
付記項２５に記載の方法。
［付記項２７］
第４のパッシベーション層を堆積させることをさらに含み、
前記第４のパッシベーション層が、前記ソースフィールドプレートと前記第３の絶縁層との上に配置される、
付記項２５に記載の方法。
［付記項２８］
前記第１のゲートフィールドプレートが、前記第１の絶縁層と前記第２のパッシベーション層との間に配置される、
付記項２０に記載の方法。
［付記項２９］
前記第１のパッシベーション層が、ＳｉＮを含み、前記ゲート誘電体と前記第１の絶縁層とが、金属酸化物を含む、
付記項２０に記載の方法。

Claims (10)

  1. 第１の半導体材料と第２の半導体材料とヘテロ接合とであって、
    前記ヘテロ接合が、前記第１の半導体材料と前記第２の半導体材料との間に配置される、
    前記第１の半導体材料と前記第２の半導体材料と前記ヘテロ接合と、
    複数の複合パッシベーション層であって、
    前記複数の複合パッシベーション層における第１の複合パッシベーション層が、第１の絶縁層と第１のパッシベーション層とを含み、
    前記複数の複合パッシベーション層における第２の複合パッシベーション層が、第２の絶縁層と第２のパッシベーション層とを含み、
    前記第２のパッシベーション層が、前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層との間に配置される、
    前記複数の複合パッシベーション層と、
    前記第１のパッシベーション層と前記第２の半導体材料との間に配置されたゲート誘電体と、
    前記ゲート誘電体と前記第１のパッシベーション層との間に配置された前記ゲート電極と、
    前記第１のパッシベーション層と前記第２のパッシベーション層との間に配置された第１のゲートフィールドプレートと、
    ソース電極とドレイン電極とであって、
    前記ソース電極と前記ドレイン電極とが、前記第２の半導体材料に結合される、
    前記ソース電極と前記ドレイン電極と、
    ソースフィールドプレートであって、
    前記ソースフィールドプレートが、前記ソース電極に結合される、
    前記ソースフィールドプレートと、
    を備える、高電圧電界効果トランジスタ（ＨＦＥＴ）。
  2. 前記第１のゲートフィールドプレートが、前記ゲート電極に接続される、
    請求項１に記載のＨＦＥＴ。
  3. 第３のパッシベーション層をさらに備え、
    前記第２の絶縁層が、前記第２のパッシベーション層と前記第３のパッシベーション層との間に配置される、
    請求項１に記載のＨＦＥＴ。
  4. 前記第２の絶縁層と前記第３のパッシベーション層との間に配置された第２のゲートフィールドプレートをさらに備える、
    請求項３に記載のＨＦＥＴ。
  5. 前記ソースフィールドプレートが、前記第２のパッシベーション層と前記第３のパッシベーション層との間に配置され、
    前記第１のゲートフィールドプレートが、前記第１の絶縁層と前記第２のパッシベーション層との間に配置される、
    請求項３に記載のＨＦＥＴ。
  6. 前記第１の絶縁層の横境界が、前記ソースフィールドプレートの横境界と実質的に同一の範囲に広がり、
    前記第２の絶縁層の横境界が、前記ソースフィールドプレートの前記横境界と実質的に同一の範囲に広がる、
    請求項５に記載のＨＦＥＴ。
  7. 前記第３のパッシベーション層と第３の絶縁層とを含む第３の複合パッシベーション層と、
    第４のパッシベーション層であって、
    前記第３の絶縁層が、前記第３のパッシベーション層と前記第４のパッシベーション層との間に配置される、
    前記第４のパッシベーション層と、
    前記第１のゲートフィールドプレートに結合された第２のゲートフィールドプレートであって、
    前記第２のゲートフィールドプレートが、前記第２のパッシベーション層と前記第３のパッシベーション層との間に配置され、
    前記ソースフィールドプレートが、前記第３のパッシベーション層と前記第４のパッシベーション層との間に配置される、
    前記第２のゲートフィールドプレートと、
    をさらに備える、請求項３に記載のＨＦＥＴ。
  8. 前記第２のゲートフィールドプレートに結合され、前記第３のパッシベーション層と前記第４のパッシベーション層との間に配置された、第３のゲートフィールドプレートをさらに備える、
    請求項７に記載のＨＦＥＴ。
  9. 前記第１の絶縁層の横境界が、前記第１のゲートフィールドプレートの横境界と実質的に同一の範囲に広がり、
    前記第２の絶縁層の横境界が、前記第２のゲートフィールドプレートの横境界と実質的に同一の範囲に広がり、
    前記第３の絶縁層の横境界が、前記ソースフィールドプレートの横境界と実質的に同一の範囲に広がる、
    請求項７に記載のＨＦＥＴ。
  10. 前記複数の複合パッシベーション層における前記ゲート誘電体と前記第１の絶縁層とが、同じ材料組成を含む、
    請求項１に記載のＨＦＥＴ。

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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9722063B1 (en) 2016-04-11 2017-08-01 Power Integrations, Inc. Protective insulator for HFET devices
US10263085B2 (en) * 2016-12-30 2019-04-16 Texas Instruments Incorporated Transistor with source field plates and non-overlapping gate runner layers
US10680090B2 (en) * 2017-07-20 2020-06-09 Delta Electronics, Inc. Enclosed gate runner for eliminating miller turn-on
US10483356B2 (en) * 2018-02-27 2019-11-19 Siliconix Incorporated Power semiconductor device with optimized field-plate design
JP7569144B2 (ja) * 2018-12-19 2024-10-17 エイブリック株式会社 半導体装置
CN112420825A (zh) * 2019-08-23 2021-02-26 世界先进积体电路股份有限公司 半导体结构及其形成方法
US11114532B2 (en) * 2019-11-20 2021-09-07 Vanguard International Semiconductor Corporation Semiconductor structures and methods of forming the same
US10930745B1 (en) * 2019-11-27 2021-02-23 Vanguard International Semiconductor Corporation Semiconductor structure
US11955522B2 (en) * 2020-02-13 2024-04-09 Vanguard International Semiconductor Corporation Semiconductor structure and method of forming the same
CN111509041B (zh) * 2020-04-17 2024-06-11 英诺赛科（珠海）科技有限公司 半导体器件及其制造方法
US20210359118A1 (en) * 2020-05-18 2021-11-18 Cree, Inc. Group III-Nitride High-Electron Mobility Transistors Configured with Recessed Source and/or Drain Contacts for Reduced On State Resistance and Process for Implementing the Same
JP7332548B2 (ja) * 2020-08-06 2023-08-23 株式会社東芝 半導体装置
CN111952355B (zh) * 2020-08-21 2021-03-12 浙江大学 基于多漏指结构的GaN HEMT器件及其制备方法
US11955397B2 (en) * 2020-11-09 2024-04-09 Vanguard International Semiconductor Corporation Semiconductor structure
JP2022145319A (ja) * 2021-03-19 2022-10-04 株式会社東芝 半導体装置
KR20220138756A (ko) * 2021-04-06 2022-10-13 삼성전자주식회사 파워 소자 및 그 제조방법
CN113875017B (zh) * 2021-08-06 2023-04-18 英诺赛科(苏州)科技有限公司 半导体装置及其制造方法
KR20230138822A (ko) * 2022-03-24 2023-10-05 삼성전자주식회사 파워 소자 및 그 제조방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007505483A (ja) * 2003-09-09 2007-03-08 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア シングルゲートまたはマルチゲートフィールドプレート製造
US20090309224A1 (en) * 2005-06-24 2009-12-17 Megica Corpporation Circuitry component and method for forming the same
JP2013131758A (ja) * 2011-12-21 2013-07-04 Power Integrations Inc 半導体装置
WO2014188651A1 (ja) * 2013-05-20 2014-11-27 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 半導体装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3847807B2 (ja) * 1995-01-30 2006-11-22 財団法人国際科学振興財団 半導体装置
JP3867393B2 (ja) * 1998-03-20 2007-01-10 株式会社デンソー マイクロヒータおよびその製造方法ならびにエアフローセンサ
US11791385B2 (en) * 2005-03-11 2023-10-17 Wolfspeed, Inc. Wide bandgap transistors with gate-source field plates
JP4695622B2 (ja) * 2007-05-02 2011-06-08 株式会社東芝 半導体装置
CN101414634B (zh) * 2008-12-01 2010-06-02 西安电子科技大学 凹槽绝缘栅型复合源场板的异质结场效应晶体管
US8390000B2 (en) * 2009-08-28 2013-03-05 Transphorm Inc. Semiconductor devices with field plates
US8716141B2 (en) * 2011-03-04 2014-05-06 Transphorm Inc. Electrode configurations for semiconductor devices
US20130146943A1 (en) * 2011-12-12 2013-06-13 John P. EDWARDS In situ grown gate dielectric and field plate dielectric
US8946776B2 (en) * 2012-06-26 2015-02-03 Freescale Semiconductor, Inc. Semiconductor device with selectively etched surface passivation
JP6178065B2 (ja) * 2012-10-09 2017-08-09 株式会社東芝 半導体装置
US9306014B1 (en) 2013-12-27 2016-04-05 Power Integrations, Inc. High-electron-mobility transistors
US9543402B1 (en) 2015-08-04 2017-01-10 Power Integrations, Inc. Integrated high performance lateral schottky diode
JP2017178595A (ja) 2016-03-31 2017-10-05 船井電機株式会社 給紙装置および画像形成装置
US9722063B1 (en) * 2016-04-11 2017-08-01 Power Integrations, Inc. Protective insulator for HFET devices
US10263085B2 (en) * 2016-12-30 2019-04-16 Texas Instruments Incorporated Transistor with source field plates and non-overlapping gate runner layers
US10680090B2 (en) * 2017-07-20 2020-06-09 Delta Electronics, Inc. Enclosed gate runner for eliminating miller turn-on
US10483356B2 (en) * 2018-02-27 2019-11-19 Siliconix Incorporated Power semiconductor device with optimized field-plate design

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007505483A (ja) * 2003-09-09 2007-03-08 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア シングルゲートまたはマルチゲートフィールドプレート製造
US20090309224A1 (en) * 2005-06-24 2009-12-17 Megica Corpporation Circuitry component and method for forming the same
JP2013131758A (ja) * 2011-12-21 2013-07-04 Power Integrations Inc 半導体装置
WO2014188651A1 (ja) * 2013-05-20 2014-11-27 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 半導体装置

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