[實(shí)用新型]半導(dǎo)體器件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520769614.6
• 申請(qǐng)日: 2015-09-29
• 公開（公告）號(hào): CN205140988U
• 公開（公告）日: 2016-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: B·帕德瑪納伯翰;P·文卡特拉曼;Z·豪森;劉春利;J·麥克唐納
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 半導(dǎo)體元件工業(yè)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H01L29/778
• 分類號(hào): H01L29/778;H01L27/06
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 李玲

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型一般涉及電子產(chǎn)品，并且特別涉及半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)以及形成半導(dǎo)體器件的方法。

背景技術(shù)

氮化鎵高電子遷移率晶體管(GaNHEMT)，或一般地III族氮化物HEMT，GaN場效應(yīng)晶體管(FET)，或III族氮化物晶體管(或更一般地III-V族晶體管)是已知的半導(dǎo)體器件，并且由于它們的高擊穿電壓和高開關(guān)速度而經(jīng)歷了增長的使用量。多種應(yīng)用已將III-V族晶體管與硅二極管一起使用來提供例如箝位結(jié)構(gòu)以防止III-V族晶體管遭受電過應(yīng)力。例如，一些應(yīng)用已使用配置成與III-V族晶體管并聯(lián)的硅二極管，其中陽極連接到III-V族晶體管的源區(qū)而陰極連接到III-V族晶體管的漏區(qū)。

盡管III-V族晶體管已被配置成作為耗盡模式器件工作(即常開)或作為增強(qiáng)模式器件工作(即常關(guān))，耗盡模式器件一直更易于制造。一種提供常關(guān)III-V族晶體管方法是在級(jí)聯(lián)配置中將常開III-V族晶體管與常關(guān)硅金屬氧化物半導(dǎo)體FET(MOSFET)結(jié)合。在這樣的配置中，常關(guān)硅MOSFET串聯(lián)連接到常開III-V族晶體管(即III-V族晶體管的源極連接到硅MOSFET的漏極)，其中III-V族晶體管的柵極連接到硅MOSFET的源極。

非箝位電感開關(guān)(UIS)的能力是決定包括III-V族晶體管的功率半導(dǎo)體器件的耐用性的一個(gè)因素。UIS在涉及電感負(fù)載的特定應(yīng)用中是一個(gè)重要參數(shù)。在開關(guān)操作期間，電感器會(huì)促成高電壓和高電流的條件，這會(huì)在功率半導(dǎo)體器件上引起高的電應(yīng)力。在硅半導(dǎo)體器件中，由于內(nèi)部二極管的存在，這種器件的雪崩能力幫助器件在能量傳送接地之前箝位電壓并提供必要電流。然而，在III-V族晶體管器件的情況中，由于缺少內(nèi)部二極管，雪崩能力不存在。這樣，反向電流在UIS條件下將在器件的漏極促成電壓升高并最終削弱或損壞器件。這個(gè)問題進(jìn)一步存在于級(jí)聯(lián)配置，因?yàn)椋似渌矫嬉酝猓琁II-V族晶體管被放置在負(fù)載和硅MOSFET器件之間，而硅MOSFET的內(nèi)部二極管不能為III-V族晶體管提供保護(hù)。

相應(yīng)地，需要結(jié)構(gòu)以及集成和/或制作這樣的結(jié)構(gòu)的方法來提高異質(zhì)結(jié)功率器件的耐用性，例如III-V族晶體管器件。如果這些結(jié)構(gòu)和方法是成本有效的、對(duì)生產(chǎn)集成是高效的并且不有害地影響器件性能，將會(huì)是有益的。

實(shí)用新型內(nèi)容

本公開的一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)目的是提供一種半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)以提高異質(zhì)結(jié)功率器件的耐用性。

根據(jù)本公開的一個(gè)方面，提供了一種半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述半導(dǎo)體器件包括：半導(dǎo)體襯底，具有第一主表面和相對(duì)的第二主表面；鄰近所述第一主表面的異質(zhì)結(jié)構(gòu)，所述異質(zhì)結(jié)構(gòu)包括：溝道層；以及在所述溝道層上方的勢壘層；第一電極，設(shè)置成靠近溝道層的第一部分；第二電極，設(shè)置成靠近所述溝道層的第二部分并且與第一電極間隔開；第三電極，設(shè)置在所述半導(dǎo)體襯底的第二主表面上；第一控制電極，設(shè)置在第一電極與第二電極之間并且配置成控制在所述第一電極和所述第二電極之間的第一電流通道；溝槽電極，延伸穿過異質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)入半導(dǎo)體襯底，其中溝槽電極電耦接到第一電極；以及箝位器件，設(shè)置在半導(dǎo)體襯底中并且電耦接到溝槽電極并且電耦接到第三電極，其中所述箝位器件配置成提供垂直于第一電流通道的第二電流通道。

根據(jù)本公開的一種實(shí)施例，所述半導(dǎo)體器件包括III-V族晶體管結(jié)構(gòu)；所述第一電極包括覆蓋溝槽電極的指狀物；所述箝位器件具有比III-V族晶體管結(jié)構(gòu)的額定電壓高的擊穿電壓；以及所述半導(dǎo)體器件進(jìn)一步包括：引線框，具有管芯焊盤和與管芯焊盤有間隔關(guān)系的多個(gè)引線，其中第三電極附著到管芯焊盤，而第一電極電耦接到第一引線；以及常關(guān)半導(dǎo)體晶體管器件，具有第一載流電極、第二載流電極和第二控制電極，其中：所述第一載流電極電耦接到第三電極并且配置成與地耦接，所述第二載流電極電耦接到第二電極，所述第一控制電極電耦接到第一載流電極，以及所述第二控制電極電耦接到第三引線。