[发明专利]一种集成续流二极管的半导体装置及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及到一种集成续流二极管的半导体装置，本发明还涉及一种集成续流二极管的半导体装置的制备方法，本发明的半导体装置主要应用于功率集成电路。 

背景技术

III-V族氮化物半导体器件是下一代功率半导体器件的优秀代表。III-V族氮化物半导体材料具有相对第一代硅功率半导体材料更优秀的电流导通和电压阻断能力，可以实现非常低的导通电阻和快速切换时间。因此适合在半导体功率集成方向的应用。 

普通的应用在功率方向的III-V族氮化物型器件由于其构造无法像MOSFET器件那样拥有天然的续流二极管，因而在逆变转换等电路中需要设置额外的续流二极管。图1示出传统的AlGaN/GaNHEMT结构，其可以被设计为具有-3V的阈值电压的晶体管。层10是诸如SiC，蓝宝石，Si，GaN等绝缘或半绝缘材料的衬底，层11是GaN缓冲层，层12是AlGaN，具有例如20-40％的Al成分.虚线表示存在于此结构中的二维电子气(2DEG)，要求有负的栅极电压以使栅极下面的2DEG耗尽从而使器件截止。 

图2是采用图1中的传统常通型AlGaN/GaN HEMT器件的逆变电路组件，图中每个桥壁的AlGaN/GaN HEMT晶体管都需要反接具有匹配耐压和电流能力的续流二极管，以保证电路的正常运行。 

一种带有可集成的续流二极管的AlGaN/GaN HEMT，通过其自带的二极管，避免了外接二极管的模块化的复杂工艺，极大的降低了电路尺寸和设计成本，提高了芯片工作的稳定度。可集成化模块的推广，是电力电子领域一个非常热门的研究方向。 

发明内容

本发明提出一种新的集成化的功率半导体器件模块，适合应用于平面结构的功率器件。 

一种集成续流二极管的半导体装置，其特征在于：包括：A部分，III族氮化物的三端HEMT器件，具有半导体材料构成的漂移区和导电沟道，B部分，III族氮化物的两端SBD器件，具有半导体材料构成的漂移区和导电沟道。A部分同B部分采用一片衬底上生长的外延制备，并采用绝缘材料进行隔离。A部分同B部分首尾相接，形成并联结构。 

一种集成续流二极管的半导体装置的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：在衬底上通过外延生长形成可以导电的半导体材料N面或Ga面的堆叠层；在表面形成钝化层；去除部分钝化层，进行刻蚀形成沟槽，在沟槽内形成绝缘材料，对二极管和HEMT进行隔离；通过掩膜版分别对二极管和HEMT进行部分刻蚀，沉积金属；引出金属电极板，在器件表面相连。 

附图说明

图1为传统耗尽型III族氮化物HMET器件装置剖面示意图 

图2为传统耗尽型III族氮化物同续流二极管模块的连接示意图 

图3为本发明的一种具有集成续流二极管的半导体装置的剖面示意图(其中半导体材料器件表面的SiN钝化物未画出) 

图4为本发明的一种集成续流二极管的半导体装置的俯视示意图(其中半导体材料器件表面的SiN钝化物未画出) 

图5为本发明的一种集成续流二极管的半导体装置的俯视示意图(其中半导体材料器件表面的SiN钝化物未画出) 

图6为本发明的一种集成续流二极管的半导体装置的俯视示意图(其中半导体材料器件表面的SiN钝化物未画出) 

图7为本发明的一种集成续流二极管的半导体装置的俯视示意图(其中半导体材料器件表面的SiN钝化物未画出) 

其中： 

301，第一类半导体材料 

302，第二类半导体材料 

303，第三类半导体材料 

304，第四类导电半导体材料 

305，第五类半导体材料 

307，308，309，310，311，金属电极 

312，金属电板 

313，第六类绝缘半导体材料 

具体实施方式

实施例1 

图3为本发明的一种集成续流二极管的半导体装置剖面图，下面结合图3详细说明本发明的半导体装置。