[發明專利]光調制的場效應晶體管和集成電路

有效

• 申請號: 201611128700.4
• 申請日: 2016-12-09
• 公開（公告）號: CN108615754B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 王敬;陳文捷;郭磊;梁仁榮
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/08;H01L29/78
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張潤

本發明公開了一種光調制的場效應晶體管和集成電路，其中該光調制的場效應晶體管包括：半導體層；源區和漏區，所述源區設置在所述半導體層之中或所述半導體層之上，所述漏區設置在所述半導體層之中或所述半導體層之上；形成在所述半導體層之上的柵結構；形成在所述源區和/或漏區之中的發光結構，其中，所述發光結構用于產生光子以激發所述半導體層中的電子?空穴對。本發明的光調制的場效應晶體管和集成電路，將發光結構設置源區和/或漏區之中，在不影響器件關態電流的前提下，利用光照極大地改善器件的導通電流。

技術領域

本發明屬于半導體制造技術領域，具體涉及一種光調制的場效應晶體管和集成電路。

背景技術

氮化鎵(GaN)寬禁帶直接帶隙材料具有高硬度、高熱導率、高電子遷移率、穩定的化學性質、較小的介電常數和耐高溫等優點，所以GaN在發光二極管、高頻、高溫、抗輻射、高壓等電力電子器件中有著廣泛的應用和巨大的前景。

迄今為止，基于GaN材料的異質結高電子遷移率晶體管(HEMT)已經有了廣泛的應用和研究，但是，常開型的HEMT并不能滿足低功耗的應用要求。所以，對常關型GaN材料的金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)的研究很有必要，并且也越來越受到重視。

對于GaN-MOSFET，其源漏注入采用的是Si離子(n型溝道)和Mg離子(p型溝道)。但對于GaN材料，注入離子激活需要很高的溫度，尤其對于p型溝道的Mg離子，激活率不高，這就導致GaN-MOSFET的導通電流受到了一定的限制。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決上述技術問題之一或至少提供一種有用的商業選擇。為此，本發明的一個目的在于提出一種具有結構簡單、導通電流高的光調制的場效應晶體管。

根據本發明實施例的光調制的場效應晶體管，包括：半導體層；源區和漏區，所述源區設置在所述半導體層之中或所述半導體層之上，所述漏區設置在所述半導體層之中或所述半導體層之上；形成在所述半導體層之上的柵結構；形成在所述源區和/或漏區之中的發光結構，其中，所述發光結構用于產生光子以激發所述半導體層中的電子-空穴對。

在本發明的一個實施例中，所述發光結構包括第一發光單元，所述源區包括：第一重摻雜層，所述第一重摻雜層的上表面上開有第一凹槽；形成在所述第一重摻雜層之上的第一金屬接觸層；所述第一發光單元包括：形成在所述第一凹槽之中的第一發光層；形成在所述第一發光層之上的第一電極；其中，所述第一重摻雜層和所述第一發光單元之間設置有第一絕緣層。

在本發明的一個實施例中，所述第一金屬接觸層包括形成在所述第一凹槽之外第一金屬接觸單元和形成在所述第一凹槽內的第二金屬接觸單元；所述第一發光單元還包括設置在所述第二金屬接觸單元和所述第一發光層之間的第二重摻雜層，以及設置在所述第一電極和所述第一發光層之間的第三重摻雜層。

在本發明的一個實施例中，所述發光結構包括第二發光單元，所述漏區包括：第四重摻雜層，所述第四重摻雜層的上表面上開有第二凹槽；形成在所述第四重摻雜層之上的第二金屬接觸層；所述第二發光單元包括：形成在所述第二凹槽之中的第二發光層；形成在所述第二發光層之上的第二電極；其中，所述第四重摻雜層和所述第二發光單元設置有第二絕緣層。

在本發明的一個實施例中，所述第二金屬接觸層包括形成在所述第二凹槽之外第三金屬接觸單元和形成在所述第二凹槽內的第四金屬接觸單元；所述第二發光單元還包括形成在所述第四金屬接觸單元和所述第二發光層之間的第五重摻雜層，以及設置在所述第二電極和所述第二發光層之間的第六重摻雜層。

在本發明的一個實施例中，所述半導體層包括具有直接帶隙結構的半導體材料。

在本發明的一個實施例中，所述半導體層包括具有直接帶隙結構的半導體材料。

在本發明的一個實施例中，所述半導體材料包括氮化物半導體材料、砷化物半導體材料、氧化物半導體材料或銻化物半導體材料。