[發明專利]單片集成HEMT和電流保護器件

有效

• 申請號: 201310218277.7
• 申請日: 2013-06-04
• 公開（公告）號: CN103456733A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: O.赫貝倫;W.里格
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技奧地利有限公司
• 主分類號: H01L27/06
• 分類號: H01L27/06;H01L27/02;H02M3/155
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 馬永利;李浩

1.一種晶體管器件，包括：

高電子遷移率場效應晶體管（HEMT），所述HEMT具有源極、漏極和柵極，所述HEMT能夠操作用于當施加到所述柵極的電壓超過所述HEMT的閾值電壓時導通并且從所述源極向所述漏極傳導電流；以及

保護器件，所述保護器件與所述HEMT單片集成，使得所述保護器件與所述HEMT共享所述源極和所述漏極并且進一步包括電連接到所述源極的柵極，所述保護器件能夠操作用于當所述HEMT關斷并且所述源極和所述漏極之間的反向電壓超過所述保護器件的閾值電壓時從所述漏極向所述源極傳導電流，所述保護器件的閾值電壓小于所述HEMT的閾值電壓和用于關斷所述HEMT的柵極電壓的差。

2.根據權利要求1所述的晶體管器件，其中所述保護器件的閾值電壓大于0V并且小于1.5V。

3.根據權利要求1所述的晶體管器件，其中所述HEMT是常斷HEMT。

4.一種DC-DC轉換器，包括：

高邊晶體管，用于耦合到負載；

低邊高電子遷移率場效應晶體管（HEMT），用于耦合到所述負載；以及

保護器件，所述保護器件與所述低邊HEMT單片集成，使得所述保護器件與所述低邊HEMT共享源極和漏極并且進一步包括電連接到所述源極的柵極，所述保護器件能夠操作用于當所述低邊HEMT關斷，高邊HEMT關斷并且所述源極和所述漏極之間的反向電壓超過所述保護器件的閾值電壓時在所述漏極和所述源極之間傳導電流，所述保護器件的閾值電壓小于所述HEMT的閾值電壓和用于關斷所述HEMT的柵極電壓的差。

5.根據權利要求4所述的DC-DC轉換器，其中所述保護器件的閾值電壓大于0V并且小于1.5V。

6.一種半導體器件，包括：

化合物半導體本體；

高電子遷移率場效應晶體管（HEMT），所述HEMT包括延伸到所述化合物半導體本體中的源極、與所述源極隔開并且延伸到所述化合物半導體本體中的漏極、安置在延伸到所述化合物半導體本體中的第一溝槽中的柵極、以及在所述第一溝槽中使所述柵極與所述化合物半導體本體分離的第一絕緣體；

保護器件，所述保護器件包括與所述HEMT的源極共同的源極、與所述HEMT的漏極共同的漏極、安置在延伸到所述化合物半導體本體中的第二溝槽中并且電連接到所述源極的柵極、以及在所述第二溝槽中使所述保護器件的柵極與所述化合物半導體本體分離的第二絕緣體；以及

其中所述第一溝槽中的至少一個所述第一絕緣體比所述第二溝槽中的所述第二絕緣體薄，并且所述第一溝槽比所述第二溝槽在所述化合物半導體本體中延伸得更深。

7.根據權利要求6所述的半導體器件，其中所述第一絕緣體和所述第二絕緣體由相同的氧化鋁層形成。

8.根據權利要求6所述的半導體器件，其中所述HEMT的柵極和所述保護器件的柵極均包括p型GaN，并且其中較之所述保護器件的p型GaN柵極的厚度和摻雜濃度至少之一，所述HEMT的p型GaN柵極的厚度和摻雜濃度至少之一是不同的。

9.根據權利要求6所述的半導體器件，其中所述HEMT的柵極和所述保護器件的柵極均包括未摻雜的GaN，并且其中較之所述保護器件的未摻雜的GaN柵極的厚度和寬度至少之一，所述HEMT的未摻雜的GaN柵極的厚度和寬度至少之一是不同的。

10.根據權利要求9所述的半導體器件，進一步包括與所述HEMT的未摻雜的GaN柵極接觸的第一柵極金屬和與所述保護器件的未摻雜的GaN柵極接觸的第二柵極金屬，并且其中所述第一柵極金屬和所述第二柵極金屬包括不同的材料，具有不同的厚度或者兩者皆有。

11.根據權利要求6所述的半導體器件，其中在所述化合物半導體本體中在所述源極和所述漏極之間出現二維電子氣體，其中當施加到所述HEMT的柵極的電壓在所述HEMT的閾值電壓以下時，所述二維電子氣體在所述HEMT的柵極下方中斷，并且其中當施加到所述保護器件的柵極的電壓在所述保護器件的閾值電壓以下時，所述二維電子氣體在所述保護器件的柵極下方中斷。

12.根據權利要求11所述的半導體器件，進一步包括注入區域，所述注入區域中斷在所述化合物半導體本體中在所述HEMT和所述保護器件之間的所述二維電子氣體。