[發明專利]光調制的具有分離柵結構的場效應晶體管和集成電路

在審

• 申請號: 201611129053.9
• 申請日: 2016-12-09
• 公開（公告）號: CN108615757A
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發明（設計）人: 王敬;陳文捷;梁仁榮
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01L29/08
• 分類號: H01L29/08;H01L29/10;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具有分離柵結構的場效應晶體管和集成電路，其中該場效應晶體管包括：半導體層；源區和漏區，源區設置在半導體層之中或半導體層之上，漏區設置在半導體層之中或半導體層之上；形成在所述半導體層之上的雙柵結構；形成在所述半導體層之上的發光結構，其中，所述發光結構設置在溝道且位于所述雙柵結構之中，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。本發明將發光結構設置在溝道且位于兩個分離的柵結構之間，由于發光結構靠近溝道，可以有效傳輸光子到器件有源區，激發電子?空穴對，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具有分離柵結構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具有分離柵結構的場效應晶體管。

根據本發明實施例的光調制的具有分離柵結構的場效應晶體管，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兩個柵結構，所述兩個柵結構是分離的；形成在所述半導體層之上的發光結構，其中，所述發光結構設置所述兩個柵結構之間，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。

在本發明的一個實施例中，所述發光結構為發光二極管結構。

在本發明的一個實施例中，所述發光二極管結構包括發光層，所述發光層為量子阱或多量子阱結構。

在本發明的一個實施例中，所述發光層材料與所述半導體層的材料屬于同一系列。

在本發明的一個實施例中，所述發光層的禁帶寬度不小于所述半導體層的禁帶寬度。

在本發明的一個實施例中，還包括：同步結構，用于控制所述場效應晶體管和所述發光結構同步開啟。

在本發明的一個實施例中，所述場效應晶體管包括MOSFET、MESFET、MISFET和JFET。

由上可知，根據本發明實施例的場效應晶體管至少具有如下優點：

相對于傳統的獨立GaN-MOSFET而言，本發明提出的光調制的具有分離柵結構的場效應晶體管，將發光結構設置在兩個分離的柵結構之間，由于發光結構靠近溝道，可以有效傳輸光子到器件有源區，激發電子-空穴對，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。

本發明的另一個目的在于提出一種集成電路。