[发明专利]一种集成SBD的增强型HEMT

说明书

本发明属于半导体技术领域，具体的说涉及一种集成SBD的增强型HEMT。本发明中源极为肖特基接触而非一般器件的欧姆接触，且源极分为两部分，一部分由源极金属形成，用以提供较高的电压阻断能力，另一部分由金属形成，用以提供更好的电流输运能力并且减低栅介质之下宽禁带半导体形成反型层所要求的栅极电压，并且提高稳定性，同时降低实现难度，另外当源极电压为正，漏极电压为负时器件构成一个SBD，具有整流能力，当器件在感性负载电路中应用时，在关断瞬间使感性负载中反向电流从集成的SBD通路得到泄放，保护了器件和整个电路安全，提高了器件和电路稳定性。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体的说涉及一种集成SBD(肖特基二极管)的增强型HEMT(高电子迁移率晶体管)。

背景技术

III-V族化合物半导体氮化镓(GaN)作为化合物半导体的典型代表，已经成为最具前景的第三代半导体之一。GaN具有许多优良的电学特性，如：具有高电子迁移率、高的二维电子气(2DEG)浓度等。另外，氮化镓(GaN)材料化学性质稳定、耐高温、抗腐蚀，在高频、大功率、抗辐射应用领域具有先天优势，因此在最近十几年得到迅速发展。

在实现器件增强型功能方面，P型帽层结构、凹槽栅结构、F离子注入技术等技术正在被研究者研究。除此之外，最近，文献Yuan,L.,Chen,H.,&Chen,K.J.(2011).“Normallyoff algan/gan metal–2deg tunnel-junction field-effect transistors.”IEEEElectron Device Letters,32,303–305报道了一种金属-2DEG隧穿结结构和利用这种具有反向阻断能力的隧穿结形成的增强型HEMT器件。但是这种HEMT器件工艺精度要求高，很难在一般工艺线上实现。

另外，公开号为CN102881716A的中国专利公开了一种利用肖特基接触源极的反向阻断能力形成的隧穿增强型HEMT.然而此器件的肖特基源极金属在实际中为形成更好的电流输运能力往往选用功函数较低的金属或合金，这样极大降低了器件的耐压能力。加之此器件单纯的HEMT用途也阻碍了其更广泛的应用。目前诸多增强型实现方法各有缺陷，因此新的增强型实现方法是相关研究的热点。

除此之外，仍有许多问题阻碍GaN器件、电路的发展，如难以实现更加优良性能的增强型器件、简单集成化器件发展缓慢、器件功能单一且性能各有侧重但很难均衡等等。与此同时，Si材料器件的研究已经在相关方面有了一些突破。如专利CN102931216-A公开了一种在Si材料IGBT中集成SBD的新器件，美国专利US5360984-A公开了一种Si材料IGBT功率整流器中集成纵向二极管的新器件。在Si材料中的研究拓展了器件应用范围，整合了诸多单一器件的优点，这种思路对GaN器件的研究方向有启发作用。

因此，如何利用III-N化合物三元固溶体和GaN形成的异质结结构设计性能更优良、同时在单器件中实现简单集成电路功能是目前的一个热门研究方向。国际上的研究者对相关研究投入了极大兴趣，如文献Bahat-Treidel E,Lossy R,Wurfl J,et al.AlGaN/GaN HEMT With Integrated Recessed Schottky-Drain Protection Diode[J].ElectronDevice Letters IEEE,2009,30(9):901-903.报道了一种集成保护二极管的HEMT器件。最近，国际会议27th International Symposium on Power Semiconductor Devices&IC's中的文献Integrated Reverse-Diodes for GaN-HEMT Structures报道了一种集成反向SBD的GaN HEMT器件。

这些探索刚刚起步，如何应对GaN器件发展中的阻碍，更大地挖掘材料性能，开发出新型器件是迫切需要的。

发明内容

本发明所要解决的，就是针对上述问题，提出一种集成SBD的增强型HEMT。