一种复合增强型制造技术

本发明专利技术公开了一种复合增强型

【技术实现步骤摘要】
一种复合增强型HEMT器件


[0001]本专利技术属于氮化物电子器件
，具体涉及一种复合增强型
HEMT
器件
。

技术介绍

[0002]GaN HEMT
器件由于其优越的性能被广泛关注，特别是在高压高频领域，市场上采用
GaN HEMT
的
PD
快充已经开始商业化销售，未来在更高电压范围，例如
650v、1200v
等将会有更多的运用场景
。
未来，
GaN HEMT
器件将广泛以能够用于电信和数据通信
、
汽车以及便携设备等市场
。
[0003]目前的
GaN HEMT
器件分为耗尽型和增强型两种，常开的器件称为耗尽型器件，常关的器件称为增强型器件
。
由于
HEMT
器件中特有的
2DEG
是天然常开的导通通道，因此耗尽型器件比较容易制作，是比较成熟的器件
。
实现增强型则需要更多的技术开发，目前的主流方向是采用
P
型
GaN
作为栅电极，或采用凹槽刻蚀的方法将金属电极制作在靠近沟道层的地方形成栅电极，这样可以降低栅极覆盖区域的
2DEG
电子浓度形成耗尽区，从而形成一个常关的增强型器件
。
也有采用增强型
Si MOSFET
和耗尽型
GaN HEMT
器件通过级联的方法获得一个等效的增强型器件
。
[0004]由于
HEMT
器件是平面结构的水平器件，电极之间的电压产生的电场都集中在距离材料表面很近的薄层材料层中，其耐压抗击穿性能并不能达到理想的体材料的水平，因此在设计器件耐压时通常通过增加栅漏
、
源漏的距离来获得足够的耐压，而增加栅漏
、
源漏的距离就会导致芯片面积增大，在制作高耐压器件时会需要非常大的芯片面积，在芯片的制造工艺中，由于外延良率和后续芯片制程良率的叠加效应，芯片面积越大则整张晶圆的芯片良率就越低，等效于增加了芯片的制造成本，也不利于设计大电流和高耐压的
HEMT
器件
。
在设计大电流时需要增大芯片面积，设计高耐压器件时也需要增大芯片面积，这样就会使得传统的增强型
HEMT
器件的芯片面积过大，造成整体制造良率低下
。
[0005]更进一步的，对于
HEMT
器件设计的另一个关键考量参数是开启电压，为了获得一定的开启电压，在
HEMT
器件中势垒层厚度以及其他器件材料层参数的设计上会遇到各种折衷的考虑，尤其是同时需要考虑耐压时情况则更为复杂
。
为了提高器件的耐压，往往希望能够让沟道区尽量的远离器件表面，但这样制作的器件又会使得栅极区域得不到有效的关断，形成较大的漏电流和对开启电压产生较大影响
。
[0006]一种等效增强型
HEMT
器件目前被广泛采用，即将一个增强型
Si MOSFET
的漏极和耗尽型
GaN HEMT
器件的源极相连，增强型
Si MOSFET
的源极和采用耗尽型
GaN HEMT
器件的栅极相连，则可以通过控制
Si MOSFET
的开关来控制整个级联器件的通断，而在关断时的耐压部分主要由耗尽型的
GaN HEMT
器件承担，通过这种级联的方法可以获得一个等效的增强型器件，但这种等效的增强型器件的频率特性仍然受限于
Si MOSFET
器件，且器件随温度变化引起的各种参数变化也和
Si MOSFET
一样，并不能真正发挥
GaN
材料和
GaN HEMT
器件的真正能力
。
由于等效增强型
HEMT
器件是硅管和氮化镓管之间做级联，可靠性和匹配性上存在挑战，需要器件在性能上作一定的妥协，因此在消费类电子领域不具备性能的比较优势
。

技术实现思路

[0007]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种复合增强型
HEMT
器件
。
本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0008]一种复合增强型
HEMT
器件，包括：至少一组复合器件；
[0009]所述一组复合器件，包括至少一个前置增强型
HEMT
器件和至少一个后置耗尽型
HEMT
器件；
[0010]所述前置增强型
HEMT
器件的漏极和所述后置耗尽型
HEMT
器件的源极相连；
[0011]在制备所述复合增强型
HEMT
器件时，分别单独制作所述前置增强型
HEMT
器件和所述后置耗尽型
HEMT
器件
。
[0012]本专利技术的有益效果：
[0013]本专利技术的复合增强型
HEMT
器件，将器件的阈值电压
、
电流导通能力和耐压等参数的优化进行了解耦，通过将前置增强型
HEMT
器件功能部分单独制作，在不考虑耐压的情况下尽量优化器件的其他参数指标来获得更大的电流导通能力，而将承担耐压功能的器件功能部分单独制造成后置耗尽型
HEMT
器件，这个独立的后置耗尽型
HEMT
器件可以在不用考虑阈值电压的情况下尽量优化器件的耐压和电流导通能力，最终由前置增强型
HEMT
的器件和后置耗尽型
HEMT
器件通过级联的方式连接，并最终通过封装集成为一个复合增强型
HEMT
器件，在相同电流导通能力和耐压能力的要求下，其所消耗的芯片面积之和比传统的单芯片增强型
HEMT
器件所需的芯片面积更小，或者在相同芯片面积时可以获得比传统的单芯片增强型
HEMT
器件的导通电流更大
、
耐压更高
。
[0014]以下将结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明
。
附图说明
[0015]图
1a
‑
图
1g
为本专利技术实施例四提供的一种复合增强型
HEMT
器件的结构示意图：
[0016]图
2a
‑
图
2i
为本专利技术实施例五提供的一种复合增强型
HEMT
器件的结构示意图；
[0017]图
3a
‑
图
3i
为本专利技术实施例六提供的一种复合增强型
HEMT
器件的结构示意图；
[0018]图
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种复合增强型
HEMT
器件，其特征在于，包括：至少一组复合器件；所述一组复合器件，包括至少一个前置增强型
HEMT
器件和至少一个后置耗尽型
HEMT
器件；所述前置增强型
HEMT
器件的漏极和所述后置耗尽型
HEMT
器件的源极相连；在制备所述复合增强型
HEMT
器件时，分别单独制作所述前置增强型
HEMT
器件和所述后置耗尽型
HEMT
器件
。2.
根据权利要求1所述的一种复合增强型
HEMT
器件，其特征在于，所述复合器件为一组时，所述前置增强型
HEMT
器件的源极和所述后置耗尽型
HEMT
器件的栅极相连
。3.
根据权利要求2所述的一种复合增强型
HEMT
器件，其特征在于，所述复合器件还包括电极引出基板
、
前置源极电极连接点
、
前置栅极电极连接点
、
后置漏极电极连接点
、
栅极外接触点
、
源极外接触点和漏极外接触点；所述前置增强型
HEMT
器件的源极和所述后置耗尽型
HEMT
器件的栅极相连；所述前置源极电极连接点
、
所述前置栅极电极连接点和后置漏极电极连接点设置在所述电极引出基板上且位于所述电极引出基板的同一表面上；所述前置栅极电极连接点与所述栅极外接触点连接，所述前置源极电极连接点与所述源极外接触点连接，所述后置漏极电极连接点与所述漏极外接触点连接；所述前置增强型
HEMT
器件的电极和所述后置耗尽型
HEMT
器件的电极朝向所述电极连接点，且所述电极连接点与所述前置增强型
HEMT
器件相应的电极和所述后置耗尽型
HEMT
器件相应的电极连接；所述前置增强型
HEMT
器件和后置耗尽型
HEMT
器件与所述电极引出基板之间填充有绝缘导热填充物
。4.
根据权利要求3所述的一种复合增强型
HEMT
器件，其特征在于，所述外接触点和所述电极连接点位于所述电极引出基板的同一表面上；或所述外接触点和所述电极连接点位于所述电极引出基板的不同表面上，且所述外接触点通过所述电极引出基板上的通孔引出至所述电极引出基板的表面
。5.
根据权利要求4所述的一种复合增强型
HEMT
器件，其特征在于，还包括导热基板；所述前置增强型
HEMT
器件的衬底和所述后置耗尽型
HEMT
器件的衬底均与所述导热基板固定连接
。6.
根据权利要求5所述的一种复合增强型
HEMT
器件，其特征在于，所述前置增强型
HEMT
器件的衬底和所述后置耗尽型
HEMT
器件的正面涂布有绝缘材料；所述绝缘材料位于所述导热基板和所述电极引出基板之间
。7.
根据权利要求4所述的一种复合增强型
HEMT
器件，其特征在于，所述电极引出基板上还设置有前置漏极电极连接点
、
后置源极电极连接点
、
后置栅极电极连接点
、
源漏级联金属导线和栅源级联金属导线；所述电极连接点
、
所述源漏级联金属导线和所述栅源级联金属导线位于所述电极引出基板上；所述源漏级联金属导线连接所述后置源极电极连接点和所述前置漏极电极连接点；所述栅源级联金属导线连接所述后置栅极电极连接点和所述前置源极电极连接点
。8.
根据权利要求6所述的一种复合增强型
HEMT
器件，其特征在于，在所述绝缘材料中将
所述后置耗尽型
HEMT
器件的源极和所述前置增强型
HEMT
器件的漏极通过源漏级联金属导线连接以及将所述后置耗尽型
HEMT
器件的栅极和所述前置增强型
HEMT
器件的源极电极通过栅源级联金属导线连接以形成重布线层
RDL。9.
根据权利要求6所述的一种复合增强型
HEMT
器件，其特征在于，在所述绝缘材料中将所述后置耗尽型
HEMT
器件的源极和所述前置增强型
HEMT
器件的漏极通过源漏级联金属导线连接以及将所述后置耗尽型
HEMT
器件的栅极和所述前置增强型
HEMT
器件的源极电极通过栅源级联金属导线连接以形成重布线层
RDL
；所述源漏级联金属导线为金属块结构，所述源漏级联金属导线延伸至所述绝缘材料表面外部；所述栅源级联金属导线为金属条结构；所述电极引出基板上还设置有导热垫片；所述导热垫片通过粘合剂与位于所述绝缘材料表面外部的源漏级联金属导线粘接
。10.
根据权利要求2所述的一种复合增强型
HEMT
器件，其特征在于，还包括导热基板
、
源漏级联金属导线和栅源级联金属导线；所述前置增强型
HEMT
器件的衬底和所述后置耗尽型
HEMT
器件的衬底均与所述导热基板固定连接；所述前置增强型
HEMT
器件的衬底和所述后置耗尽型
HEMT
器件的正面涂布有绝缘材料；在所述绝缘材料中将所述后置源极电极和所述前置漏极电极通过所述源漏级联金属导线连接，以及将所述后置栅极电极和所述前置源极电极通过所述栅源级联金属导线连接以形成重布线层
RD...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜涛，
申请(专利权)人：乂馆信息科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：