[發明專利]雙向氮化鎵開關及其形成方法

無效

• 申請號: 201410273212.7
• 申請日: 2014-06-18
• 公開（公告）號: CN104241282A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 桑迪普·R·巴爾;馬修·塞內斯凱;納韋恩·蒂皮爾內尼;戴維·I·安德森;薩米爾·彭德哈卡
• 申請（專利權）人: 德州儀器公司
• 主分類號: H01L27/06
• 分類號: H01L27/06;H01L23/538;H01L21/8249;H01L21/768;H03K17/687
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 路勇

技術領域

本發明涉及半導體裝置的領域。更特定來說，本發明涉及半導體裝置中的氮化鎵場效應晶體管。

背景技術

氮化鎵場效應晶體管(GaN?FET)具有用于電力切換應用的所要質量。將GaN?FET集成于共用襯底上的雙向開關中可導致非所要性能折衷。

發明內容

以下呈現簡化概要，以便提供對本發明的一或多個方面的基本理解。此概要并非本發明的廣泛概述，且既不意欲識別本發明的關鍵性或決定性元件，也不意欲描述其范圍。相反，所述概要的主要目的是以簡化形式呈現本發明的一些概念，以作為稍后所呈現的更詳細描述的前言。

半導體裝置包含形成于非絕緣襯底上的雙向GaN?FET。半導體裝置進一步包含連接于襯底與雙向GaN?FET的第一源極/漏極節點之間的第一電箝位部及連接于襯底與雙向GaN?FET的第二源極/漏極節點之間的第二電箝位部。第一箝位部及第二箝位部經配置以在相關箝位部的偏移電壓內將襯底偏置于到第一源極/漏極節點的所施加偏置及到第二源極/漏極節點的所施加偏置中的較低電壓電平下。

附圖說明

圖1是含有在源極/漏極節點與襯底之間具有箝位部的雙向GaN?FET的示范性半導體裝置的示意圖。

圖2是含有在源極/漏極節點與襯底之間具有箝位部的雙向GaN?FET的另一示范性半導體裝置的示意圖。

圖3是含有在源極/漏極節點與襯底之間具有箝位部的雙向GaN?FET的又一示范性半導體裝置的示意圖。

圖4A到圖4F是在連續制作階段中描繪的含有雙向GaN?FET及箝位部的示范性半導體裝置的橫截面。

圖5A到圖5E是在連續制作階段中描繪的含有雙向GaN?FET及箝位部的另一示范性半導體裝置的橫截面。

圖6是圖5E的半導體裝置的替代形式的橫截面。

圖7A到圖7D是在連續制作階段中描繪的含有雙向GaN?FET及箝位部的又一示范性半導體裝置的橫截面。

圖8A及圖8B是在連續制作階段中描繪的含有雙向GaN?FET、箝位部及至少一個上拉/下拉分路的示范性半導體裝置的橫截面。

圖9是含有雙向GaN?FET、箝位部及至少一個上拉/下拉分路的另一示范性半導體裝置的橫截面。

圖10是含有具有多對柵極的雙向GaN?FET及兩個箝位部的示范性半導體裝置的橫截面。

具體實施方式

參考附圖來描述本發明。所述圖未按比例繪制且提供其僅是為了圖解說明本發明。為圖解說明下文參考實例性應用來描述本發明的數個方面。應理解，陳述各種具體細節、關系及方法以提供對本發明的理解。然而，相關領域的技術人員將易于認識到，可在不使用一或多個具體細節或使用其它方法的情況下來實踐本發明。在其它實例中，未詳細展示眾所周知的結構或操作以避免使本發明模糊。本發明并不限于動作或事件的所圖解說明次序，因為一些動作可以不同次序發生及/或與其它動作或事件同時發生。此外，并不需要所有所圖解說明的動作或事件來實施根據本發明的方法。

半導體裝置包含形成于非絕緣襯底上的雙向GaN?FET。半導體裝置進一步包含連接于襯底與雙向GaN?FET的第一源極/漏極節點之間的第一電箝位部及連接于襯底與雙向GaN?FET的第二源極/漏極節點之間的第二電箝位部。第一箝位部及第二箝位部經配置以在相關箝位部的偏移電壓內將襯底偏置于到第一源極/漏極節點的所施加偏置及到第二源極/漏極節點的所施加偏置中的較低電壓電平下。

出于本描述的目的，術語“III-N”理解為是指如下的半導體材料：其中III族元素(即，鋁、鎵及銦以及可能地硼)提供所述半導體材料中的原子的一部分且氮原子提供所述半導體材料中的原子的剩余部分。III-N半導體材料的實例為氮化鎵、氮化硼鎵、氮化鋁鎵、氮化銦及氮化銦鋁鎵。描述材料的元素式的術語并不暗示元素的特定化學計量。可用可變的下標來寫III-N材料以表示一系列的可能化學計量。舉例來說，氮化鋁鎵可寫為Al_xGa_1-xN且氮化銦鋁鎵可寫為In_xAl_yGa_1-x-yN。出于本描述的目的，術語GaN?FET理解為是指包含III-N半導體材料的場效應晶體管。