[實(shí)用新型]一種單片集成半導(dǎo)體器件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201821091266.1
• 申請(qǐng)日: 2018-07-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN208570603U
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉召軍;劉亞瑩;張珂;劉弈博
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南方科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01L27/06
• 分類(lèi)號(hào): H01L27/06;H01L27/085;H01L27/15
• 代理公司: 北京品源專(zhuān)利代理有限公司 11332
• 代理人: 孟金喆

本實(shí)用新型實(shí)施例公開(kāi)了一種單片集成半導(dǎo)體器件，該器件包括：襯底；襯底包括第一區(qū)域和圍繞第一區(qū)域的第二區(qū)域；設(shè)置于第一區(qū)域上的HEMT，HEMT包括沿遠(yuǎn)離襯底方向依次層疊設(shè)置的溝道層、空間層、勢(shì)壘層及設(shè)置于勢(shì)壘層上的源極和柵極；設(shè)置于第二區(qū)域上并圍繞HEMT設(shè)置的LED，LED包括沿遠(yuǎn)離襯底方向依次層疊設(shè)置的n型層、有源層、p型層及設(shè)置于p型層上的p型電極；n型層的側(cè)壁與溝道層的側(cè)壁接觸。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的單片集成半導(dǎo)體器件，實(shí)現(xiàn)了電壓控制LED，并通過(guò)設(shè)置LED圍繞HEMT，增加了LED的n型層和HEMT的溝道層接觸面積，提高了電子的注入，改善了電流的均勻性，有效提高了器件的電學(xué)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型實(shí)施例涉及半導(dǎo)體技術(shù)，尤其涉及一種單片集成半導(dǎo)體器件。

背景技術(shù)

GaN基LED由于具有發(fā)光效率高、發(fā)光亮度高和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于照明、汽車(chē)燈頭和顯示背光源等領(lǐng)域。同時(shí)，GaN基HEMT作為高頻、高功率器件也備受關(guān)注。將GaN基HEMT與LED結(jié)合形成的HEMT-LED集成器件，利用HEMT的源極、柵極和LED的p型電極控制LED的開(kāi)關(guān)可以實(shí)現(xiàn)電壓控制LED，同時(shí)有效簡(jiǎn)化LED照明系統(tǒng)、降低加工成本，提高系統(tǒng)的可靠性和壽命。

現(xiàn)有的HEMT-LED集成技術(shù)主要通過(guò)在HEMT上二次外延生長(zhǎng)LED或在LED上二次外延生長(zhǎng)HEMT實(shí)現(xiàn)。在實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中往往存在干法刻蝕，這將導(dǎo)致刻蝕條件難以精確控制，可重復(fù)性差，并且刻蝕引起的損傷會(huì)降低器件的性能。通過(guò)選擇區(qū)域生長(zhǎng)的方法可以避免干法刻蝕帶來(lái)的問(wèn)題，但對(duì)于垂直結(jié)構(gòu)的HEMT-LED集成器件，仍然存在器件隔離困難、需要額外金屬連接的問(wèn)題。以上問(wèn)題均會(huì)導(dǎo)致集成器件性能的下降。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種單片集成半導(dǎo)體器件，可以實(shí)現(xiàn)電壓控制LED，并有效提高HEMT-LED集成器件的電學(xué)性能。

第一方面，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種單片集成半導(dǎo)體器件，包括：

襯底；所述襯底包括第一區(qū)域和圍繞所述第一區(qū)域的第二區(qū)域；

設(shè)置于所述襯底的所述第一區(qū)域上的高電子遷移率晶體管HEMT，所述HEMT包括沿遠(yuǎn)離所述襯底方向依次層疊設(shè)置的溝道層、空間層、勢(shì)壘層以及設(shè)置于所述勢(shì)壘層上的源極和柵極；

設(shè)置于所述襯底的所述第二區(qū)域上并圍繞所述HEMT設(shè)置的發(fā)光二極管LED，所述LED包括沿遠(yuǎn)離所述襯底方向依次層疊設(shè)置的n型層、有源層、p型層以及設(shè)置于所述p型層上的p型電極；其中，所述n型層的側(cè)壁與所述溝道層的側(cè)壁接觸。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種單片集成半導(dǎo)體器件，包括襯底；襯底包括第一區(qū)域和圍繞第一區(qū)域的第二區(qū)域；其中第一區(qū)域上設(shè)置HEMT，第二區(qū)域上設(shè)置LED；HEMT包括沿遠(yuǎn)離襯底方向依次層疊設(shè)置的溝道層、空間層、勢(shì)壘層以及設(shè)置于勢(shì)壘層上的源極和柵極；LED包括沿遠(yuǎn)離襯底方向依次層疊設(shè)置的n型層、有源層、p型層以及設(shè)置于p型層上的p型電極；其中，n型層的側(cè)壁與溝道層的側(cè)壁接觸。通過(guò)設(shè)置LED的n型層的側(cè)壁與HEMT溝道層的側(cè)壁直接接觸，可以使HEMT的溝道層形成的二維電子氣(2DEG)與LED的n型層直接接觸，無(wú)需金屬線連接，可以有效減少金屬連接引入的寄生電阻；通過(guò)設(shè)置LED圍繞HEMT，增加了LED的n型層和HEMT的溝道層接觸面積，提高了電子的注入，改善了電流的均勻性，有效提高了HEMT-LED集成器件的電學(xué)性能。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種單片集成半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的俯視示意圖；

圖2是圖1沿剖線A-A′的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的另一種單片集成半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的另一種單片集成半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)示意圖；