[实用新型]HEMT功率器件和集成电路

说明书

本公开的实施例涉及HEMT功率器件和集成电路。功率器件由彼此级联的D模式HEMT和MOSFET形成，并且被集成在具有基底主体和基底主体上的异质结构层的芯片中。D模式HEMT包括形成在异质结构层中的沟道区域；MOSFET包括形成在基底主体中的第一和第二导电区域，并且包括形成在异质结构层中的绝缘栅极区域，该绝缘栅极区域沿着横向方向与D模式HEMT电绝缘。第一金属区域延伸穿过异质结构层，在沟道区域的侧面并且与沟道区域和第一导电区域电接触。

技术领域

本公开涉及一种在增强模式下操作的HEMT功率器件。

背景技术

众所周知，HEMT(高电子迁移率晶体管，也被称为HFET(异质结构场效应晶体管)或MODFET(调制掺杂的场效应晶体管)) 由于其在高频率下操作的能力，以及承受高击穿电压的能力，而受到广泛的传播。特别地，基于Si-GaN(或GaN-On-Si“硅上氮化镓”) 技术的HEMT器件因其低成本和高可扩展性而日益普及。

特别地，基于Si-GaN技术的HEMT在功率转换器设备中具有广泛的应用。众所周知，它们基本上包括通常被集成在分离的芯片中的控制级和至少一个功率元件。

特别地，存在两种主要的基于GaN-On-Si技术的N型HEMT：

在增强模式(E模式)下操作的晶体管，通常关断；即，当栅极至源极电压Vgs为零时，它们关断，并且需要正Vgs电压(Vgs0V) 来导通；和

在耗尽模式(D模式)下操作的晶体管，通常导通；即，当电压Vgs为零时，它们导通，并且需要负Vgs电压(Vgs0V)来关断。

D模式晶体管比在E模式下操作的晶体管更成熟、本质上更鲁棒和可靠。但是，D模式晶体管与通常设计成与E模式晶体管一起工作的功率转换器的驱动器不兼容。出于该原因，通常使用级联模式转换电路将D模式晶体管操作性地转换为E模式晶体管(在0Vgs下关断)。为此，模式转换电路与D模式晶体管分开形成，并且在组装期间在封装或板级处经由接线连接而连接到该D模式晶体管。但是，互连线的存在限制了可在高频应用(诸如功率转换器)中使用的最大开关频率，并且需要较大的板面积。另外，这也导致功率转换效率的降低。

实用新型内容

本公开提供一种克服现有技术的缺点的HEMT功率器件。

在第一方面，提供了一种HEMT功率器件。HEMT功率器件包括：在同一个芯片中：耗尽模式D模式HEMT；和级联耦合到所述D模式HEMT的MOSFET晶体管；其中所述HEMT功率器件可操作在操作的增强模式E模式中。

在一个实施例中，所述芯片包括半导体材料的基底主体和叠加在所述基底主体上的异质结构层；所述D模式HEMT包括形成在所述异质结构层中的沟道区域和延伸穿过所述异质结构层的第一金属区域；所述MOSFET晶体管包括均形成在所述基底主体中的第一导电区域和第二导电区域，并且包括绝缘栅极区域，所述绝缘栅极区域形成在所述异质结构层中并且沿着横向方向与所述D模式HEMT电绝缘；并且所述第一金属区域在横向上接触所述沟道区域并且与所述沟道区域和所述第一导电区域电接触。

在一个实施例中，所述基底主体包括硅，并且所述异质结构层包括GaN-AlGaN。

在一个实施例中，所述基底主体包括具有晶体定向的衬底和被布置在所述衬底与所述异质结构层之间的外延层。