[發(fā)明專利]在增強模式下操作的HEMT功率器件及其制造方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010075297.3
• 申請日: 2020-01-22
• 公開（公告）號: CN111490043A
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發(fā)明（設計）人: D·G·帕蒂
• 申請（專利權）人: 意法半導體股份有限公司
• 主分類號: H01L27/088
• 分類號: H01L27/088;H01L29/778;H01L21/8258
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華;李興斌

1.一種高電子遷移率晶體管HEMT功率器件，包括：

在同一個芯片中：

耗盡模式D模式HEMT；和

級聯(lián)耦合到所述D模式HEMT的MOSFET晶體管；

其中所述功率器件可操作在操作的增強模式E模式中。

2.根據(jù)權利要求1所述的功率器件，其中：

所述芯片包括半導體材料的基底主體和疊加在所述基底主體上的異質結構層；

所述D模式HEMT包括形成在所述異質結構層中的溝道區(qū)域和延伸穿過所述異質結構層的第一金屬區(qū)域；

所述MOSFET晶體管包括均形成在所述基底主體中的第一導電區(qū)域和第二導電區(qū)域，并且包括絕緣柵極區(qū)域，所述絕緣柵極區(qū)域形成在所述異質結構層中并且沿著橫向方向與所述D模式HEMT電絕緣；并且

所述第一金屬區(qū)域在橫向上接觸所述溝道區(qū)域并且與所述溝道區(qū)域和所述第一導電區(qū)域電接觸。

3.根據(jù)權利要求2所述的功率器件，其中所述基底主體包括硅，并且所述異質結構層包括GaN-AlGaN。

4.根據(jù)權利要求2所述的功率器件，其中所述基底主體包括具有晶體定向的襯底和被布置在所述襯底與所述異質結構層之間的外延層。

5.根據(jù)權利要求2所述的功率器件，其中：

所述異質結構層包括在所述基底主體之上延伸的電介質層、在所述電介質層之上延伸的溝道層以及在所述溝道層之上延伸的屏障層；

所述MOSFET的所述第一導電區(qū)域和所述第二導電區(qū)域均與所述電介質層相接；

所述基底主體具有第一導電類型，并且所述第一導電區(qū)域和所述第二導電區(qū)域均具有與所述第一導電類型不同的第二導電類型；

所述MOSFET晶體管的所述絕緣柵極區(qū)域包括形成在所述電介質層中的柵極-電介質區(qū)域和形成在所述溝道層中的柵極電極；并且

所述D模式HEMT包括疊置在所述屏障層上的絕緣柵極區(qū)域，并且包括第二金屬區(qū)域，所述第二金屬區(qū)域延伸穿過所述屏障層并且與所述溝道層直接電接觸，所述第一金屬區(qū)域延伸穿過所述屏障層、所述溝道層和所述電介質層。

6.根據(jù)權利要求5所述的功率器件，其中所述芯片包括第三金屬區(qū)域，所述第三金屬區(qū)域延伸穿過所述屏障層、所述溝道層和所述電介質層并且與所述第二導電區(qū)域和所述基底主體直接電接觸。

7.根據(jù)權利要求6所述的功率器件，其中所述基底主體包括襯底和布置在所述襯底和所述異質結構層之間的外延層，所述襯底具有高于所述外延層的摻雜水平，所述外延層容納增強區(qū)域，所述增強區(qū)域相對于所述第二導電區(qū)域橫向延伸并且與所述第二導電區(qū)域直接電接觸，所述增強區(qū)域具有所述第一導電類型并且具有比所述外延層更高的摻雜水平；并且

還包括與所述增強區(qū)域直接電接觸的第三金屬區(qū)域。

8.根據(jù)權利要求7所述的功率器件，還包括：

第四金屬區(qū)域，延伸穿過所述屏障層并且與所述MOSFET的所述柵極電極直接電接觸；以及

絕緣材料的第一電絕緣區(qū)域和第二電絕緣區(qū)域，所述第一電絕緣區(qū)域和所述第二電絕緣區(qū)域延伸穿過所述異質結構層并且使以下各項彼此電絕緣：

容納所述第三金屬區(qū)域的所述異質結構層的第一部分；

容納所述柵極絕緣區(qū)域和所述MOSFET的柵極電極的所述異質結構層的第二部分，所述異質結構層的所述第二部分還容納所述第四金屬區(qū)域；和

容納所述第一金屬區(qū)域和所述溝道區(qū)域的所述異質結構層的第三部分。

9.一種用于制造高電子遷移率晶體管HEMT功率器件的方法，所述方法包括：

在第一導電類型的基底主體中形成均具有第二導電類型的第一導電區(qū)域和第二導電區(qū)域；

形成疊加在所述基底主體上的異質結構層；

在所述異質結構層中，形成D模式HEMT的溝道區(qū)域和MOSFET晶體管的絕緣柵極區(qū)域，所述溝道區(qū)域和所述絕緣柵極區(qū)域彼此絕緣；以及

形成延伸穿過所述異質結構層的第一金屬區(qū)域，所述第一金屬區(qū)域橫向接觸所述溝道區(qū)域并且與所述溝道區(qū)域和所述第一導電區(qū)域電接觸。