[實用新型]級聯配置的器件與半導體元件

有效

• 申請號: 201620778059.8
• 申請日: 2016-07-22
• 公開（公告）號: CN206163495U
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 劉春利;A·薩利赫
• 申請（專利權）人: 半導體元件工業有限責任公司
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H03K17/10
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 秦晨

相關申請的交叉引用

本申請是由Chun-Li Liu等人于2015年7月24日提交的、題目為“CASCODE CONFIGURED SEMICONDUCTOR COMPONENT”的臨時專利申請序列號62/196,652的非臨時申請，該臨時專利申請全文并入本文以作參考，并且在此要求其共同主題的優先權。

技術領域

本實用新型一般地涉及電子學，并且更特別地涉及其半導體結構以及形成半導體器件的方法。

背景技術

過去，半導體工業使用各種不同的器件結構和方法來形成半導體器件，例如，二極管、肖特基二極管、場效應晶體管(FET)、高電子遷移率晶體管(HEMT)等。諸如二極管、肖特基二極管和FET之類的器件典型地由硅基板制成。由硅基板制成的半導體器件的缺點包括低擊穿電壓、過大的反向漏電流、大的正向電壓降、不適宜地低的開關特性、高的功率密度以及高制造成本。要克服這些缺點，半導體制造商已經轉向用化合物半導體基板來制造半導體器件，例如，III-N半導體基板、III-V半導體基板、II-VI半導體基板等。盡管這些基板具有改進的器件性能，但是它們易碎且增加了制造成本。因而，半導體工業已經開始使用作為硅和III-N材料的組合的化合物半導體基板，以解決成本、可制造性和脆弱性的問題。形成于硅基板或其他半導體基板上的III-N化合物半導體材料已經在Zhi He的且于2011年6月9日公布的美國專利申請公開號2011/0133251A1以及Michael A.Briere的且于2013年3月21日公布的美國專利申請公開號2013/0069208 A1中進行了描述。

半導體制造商使用硅半導體材料和III-N半導體材料的組合來制造器件，例如，與硅器件級聯的常開的III-N耗盡型HEMT。使用這種材料組合有助于使用常開的III-N耗盡型器件來實現常關狀態。在被配置為開關的級聯器件中，硅器件通常由于在高漏極偏壓下操作的III-N器件的高的漏電流而在雪崩模式下操作。在雪崩操作模式中，III-N器件的柵極處于較大的壓力下，其中絕對柵-源電壓超過器件夾斷電壓。猛烈的壓力條件，例如，在雪崩模式下操作硅器件，會降低器件的可靠性，降低擊穿電壓，并且增加漏電流。級聯半導體器件已經在Rakesh K.Lal等人的且于2013年4月11日公布的美國專利申請公開號2013/0088280 A1中進行了描述。

因此，具有級聯半導體器件結構及其制造方法將會是有利的。若該結構及方法實現起來具有成本效益將會是更有利的。

實用新型內容

在一個方面中，本實用新型提供一種半導體元件(10，30，60，70，90，100)，具有至少第一及第二端子，其特征在于包括：第一半導體器件(12，72)，具有第一載流端子及第二載流端子，所述第一半導體器件(12，72)由硅基材料配置；第二半導體器件(14)，具有控制端子(14G)、第一載流端子(14D)及第二載流端子(14S)和體端子(14B)，所述第二半導體器件(14)由III-N半導體材料配置，所述第一半導體器件(12，72)的所述第一載流端子與所述第二半導體器件(14)的所述第二載流端子(14S)耦接，所述第二半導體器件(14)的所述控制端子(14G)與所述第一半導體器件(12，72)的所述第二載流端子耦接，并且所述第二半導體器件(14)的所述體端子(14B)與所述第一半導體器件(12，72)的所述第二載流端子連接；以及保護元件(16，62，76，102)，具有第一端子及第二端子，所述保護元件(16，62)的所述第一端子與所述第一半導體器件(12，72)的所述第一載流端子以及所述第二半導體器件(14)的所述第二載流端子(14S)耦接。

根據上面描述的半導體元件的一個單獨實施例，其特征在于所述第一半導體器件(12)、所述第二半導體器件(14)和所述保護元件(16，62，76，102)是單片集成的。

根據上面描述的半導體元件的一個單獨實施例，其特征在于所述保護元件(16，62，76，102)是無源電路元件或有源電路元件之一。

根據上面描述的半導體元件的一個單獨實施例，其特征在于所述保護元件(16，62，76，102)是電阻器(16，76)或齊納二極管(62，102)。