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【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体技术,更具体地,涉及一种半导体装置。
技术介绍
1、近年来,高电子迁移率晶体管(以gan基hemt为例)已广泛应用于高功率切换和高频应用领域,基于iii族氮化物的hemt是利用具有不同带隙的两种材料之间的异质结界面形成量子阱状结构,所述量子阱状结构容纳具有高迁移率的二维电子气(2deg)区域,使得其在开关性能方面表现出色,从而可满足高功率/高频率装置的需求。然而,gan hemt由于缺少体二极管结构,在过电压的情况下不会产生雪崩效应,缺乏鲁棒性,特别在像功率因数校正(pfc)电路这样的高压应用中,器件会受可能发生的过压事件(例如电力线遭受雷击)的影响,这可能导致灾难性的故障。
2、在申请号为201711119031.9的中国专利申请文件中,提供了一种源极和漏极不存在欧姆接触的氮化镓栅控隧穿双向开关器件,在此专利申请公开的器件结构中,器件的源极和漏极都是肖特基接触,通过肖特基源极/漏极附近的绝缘栅结构控制肖特基接触下方势垒层的能带结构来改变器件的工作状态,实现该器件的双向导通和双向阻断。该器件关断时,由于源端/漏端肖特基体二极管的存在,使得其具备了一定的雪崩能力,这可以提升鲁棒性;然而该器件会减弱氮化镓hemt器件的开态通流能力,原因如下:
3、该器件导通时,以肖特基漏极接正电势,肖特基源极接负电势为例,由于肖特基源极端的肖特基势垒反偏,耗尽层展宽,尽管正栅偏压的作用下会改变肖特基源极端的能带结构,使得肖特基源极端的势垒层厚度变薄,电子的隧穿几率增加,可以利用载流子的隧穿效应来导电,但肖
技术实现思路
1、有鉴于此,本专利技术要解决的技术问题是提供一种半导体装置,既具有大的开态通流能力,又集成肖特基体二极管,具有一定的雪崩能力。
2、为解决上述技术问题,本专利技术提供的半导体装置的实施例技术方案如下:
3、一种半导体装置,其中,包括:
4、衬底层,包括衬底和位于所述衬底之上的氮化物缓冲层;
5、第一基于氮化物的半导体层,所述第一基于氮化物的半导体层置于所述衬底层之上;
6、第二基于氮化物的半导体层,所述第二基于氮化物的半导体层置于所述第一基于氮化物的半导体层上并且具有比所述第一基于氮化物的半导体层的带隙大的带隙,以便形成异质结和与所述异质结相邻的二维电子气区域;
7、漏电极,其包括漏电极的第一部分和漏电极的第二部分,所述漏电极的第一部分和所述第二基于氮化物的半导体层接触形成肖特基接触,所述漏电极的第二部分和所述第二基于氮化物的半导体层接触形成欧姆接触;
8、源电极,其包括源电极的第一部分和源电极的第二部分,所述源电极的第一部分和所述第二基于氮化物的半导体层接触形成肖特基接触,所述源电极的第二部分和所述第二基于氮化物的半导体层接触形成欧姆接触;
9、第一栅电极结构,所述第一栅电极结构位于所述漏电极的外侧,所述第一栅电极结构具有第一凹槽,所述第一凹槽从所述第二基于氮化物的半导体层的表面向下延伸到所述第一基于氮化物的半导体层,所述第一栅电极结构包括覆盖在所述第一凹槽的第一栅介质和覆盖在所述第一栅介质上的第一肖特基栅电极;
10、第二栅电极结构,所述第二栅电极结构位于所述源电极的外侧,所述第二栅电极结构具有第二凹槽,所述第二凹槽从所述第二基于氮化物的半导体层的表面向下延伸到所述第一基于氮化物的半导体层,所述第二栅电极结构包括覆盖在所述第二凹槽的第二栅介质和覆盖在所述第二栅介质上的第二肖特基栅电极;
11、所述漏电极的第二部分介于所述第一栅介质和所述漏电极的第一部分之间;
12、所述源电极的第二部分介于所述第二栅介质和所述源电极的第一部分之间。
13、进一步地,所述半导体装置是增强型器件。
14、进一步地,所述漏电极和所述源电极以器件的垂直中线呈对称分布。
15、进一步地,所述第一栅电极结构和所述第二栅电极结构以器件的垂直中线呈对称分布。
16、一种半导体装置,其中,包括:
17、衬底层,包括衬底和位于所述衬底之上的氮化物缓冲层;
18、第一基于氮化物的半导体层,所述第一基于氮化物的半导体层置于所述衬底层之上;
19、第二基于氮化物的半导体层,所述第二基于氮化物的半导体层置于所述第一基于氮化物的半导体层上并且具有比所述第一基于氮化物的半导体层的带隙大的带隙,以便形成异质结和与所述异质结相邻的二维电子气区域;
20、漏电极,其包括漏电极的第一部分和漏电极的第二部分,所述漏电极的第一部分和所述第一基于氮化物的半导体层接触形成肖特基接触,所述漏电极的第二部分和所述第二基于氮化物的半导体层接触形成欧姆接触;
21、源电极,其包括源电极的第一部分和源电极的第二部分,所述源电极的第一部分和所述第一基于氮化物的半导体层接触形成肖特基接触,所述源电极的第二部分和所述第二基于氮化物的半导体层接触形成欧姆接触;
22、栅电极,其包括第一栅电极结构和第二栅电极结构;
23、所述第一栅电极结构,其形成在所述第二基于氮化物的半导体层之上,其位于所述漏电极和所述源电极之间,其位于靠近所述漏电极的一侧;
24、所述第二栅电极结构,其形成在所述第二基于氮化物的半导体层之上,其位于所述漏电极和所述源电极之间,其位于靠近所述源电极的一侧;
25、所述第一栅电极结构能够耗尽位于其下方的所述二维电子气,所述第二栅电极结构能够耗尽位于其下方的所述二维电子气,使得所述二维电子气在所述第一栅电极结构和所述第二栅电极结构下方被中断。
26、进一步地,所述栅电极包括肖特基栅电极。
27、进一步地,所述栅电极包括栅介质和肖特基栅电极。
28、进一步地,所述栅电极包括p型掺杂的氮化物半导体层。
29、进一步地,所述漏电极的第二部分介于所述漏电极的第一部分和所述第一栅电极结构之间。
30、进一步地,所述源电极的第二部分介于所述源电极的第一部分和所述第二栅电极结构之间。
31、本专利技术的有益效果为:本专利技术提供的半导体装置,漏电极/源电极均采用肖特基电极和欧姆电极的组合设计。这其中,欧姆电极的存在,使半导体装置在开态时,源漏之间的载流子输运无需跨越势垒,保证了半导体装置的开态通流能力;肖特基电极的存在,就在半导体装置中集成引入了肖特基体二极管,强化了半导体装置在关态时的雪崩能力,提升了半导体装置的鲁棒性。
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1.一种半导体装置,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的半导体装置,其特征在于,所述半导体装置是增强型器件。
3.根据权利要求1所述的半导体装置,其特征在于,所述漏电极和所述源电极以器件的垂直中线呈对称分布。
4.根据权利要求1所述的半导体装置,其特征在于,所述第一栅电极结构和所述第二栅电极结构以器件的垂直中线呈对称分布。
5.一种半导体装置,其特征在于,包括:
6.根据权利要求5所述的半导体装置,其特征在于,所述栅电极包括肖特基栅电极。
7.根据权利要求5所述的半导体装置,其特征在于,所述栅电极包括栅介质和肖特基栅电极。
8.根据权利要求5所述的氮化物横式双向半导体装置,其特征在于,所述栅电极包括p型掺杂的氮化物半导体层。
9.根据权利要求5所述的半导体装置,其特征在于,所述漏电极的第二部分介于所述漏电极的第一部分和所述第一栅电极结构之间。
10.根据权利要求5所述的半导体装置,其特征在于,所述源电极的第二部分介于所述源电极的第一部分和所述第二栅电极结构之间。
...【技术特征摘要】
1.一种半导体装置,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的半导体装置,其特征在于,所述半导体装置是增强型器件。
3.根据权利要求1所述的半导体装置,其特征在于,所述漏电极和所述源电极以器件的垂直中线呈对称分布。
4.根据权利要求1所述的半导体装置,其特征在于,所述第一栅电极结构和所述第二栅电极结构以器件的垂直中线呈对称分布。
5.一种半导体装置,其特征在于,包括:
6.根据权利要求5所述的半导体装置,其特征在于,所述栅电极包括...
【专利技术属性】
技术研发人员:尹向阳,刘伟,邓云,薛勇,
申请(专利权)人:广州金升阳科技有限公司,
类型:发明
国别省市:
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