[發明專利]一種雙溝道半導體器件

有效

• 申請號: 202011178840.9
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112186037B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發明（設計）人: 羅景濤;嚴可為
• 申請（專利權）人: 西安眾力為半導體科技有限公司
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778
• 代理公司: 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙) 11427
• 代理人: 王營超

本發明公開了一種雙溝道半導體器件，上方AlGaN材料薄層、GaN材料薄層和下方AlGaN材料薄層依次疊加構成三疊層材料結構的器件核心，在兩處材料交界界面構成二維電子氣上溝道和二維電子氣下溝道。本發明雙溝道半導體器件，在不增加器件管芯面積，不增加額外的制造工藝復雜度前提下，僅以AlGaN/GaN/AlGaN或GaN/AlGaN/GaN這樣的三疊層結構為核心，就可以構造出新型的雙溝道半導體器件。由于二維電子氣上溝道的導通電流必然會受到緊鄰的二維電子氣下溝道電信號的影響，二維電子氣上溝道就可以用來作為一種寄生的電流傳感器，用于監控以上溝道導電為主的器件的工作狀態。對于GaN功率器件來說，可以提供對器件的監控保護功能。

技術領域

本發明涉及電子器件技術領域，具體為一種雙溝道半導體器件。

背景技術

GaN為第三代半導體材料，應用該材料所構成的器件，主要有射頻/微波應用和功率電子應用。基本的器件結構形式，都涉及到AlGaN/GaN疊層材料，由于自發極化和壓電極化效應，在AlGaN/GaN界面、GaN一側會形成一層二維電子氣，當前絕大多數的GaN器件均要用到這樣一層電子氣。現有技術下的半導體器件無法更加充分地利用這樣的材料系統、這樣的自然形成電子氣，針對這些缺陷，設計一種雙溝道半導體器件，是很有必要的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種雙溝道半導體器件，具有更加充分地利用材料系統、自然形成電子氣的優點，可以解決現有技術中的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種雙溝道半導體器件，包括上方AlGaN材料薄層、GaN材料薄層和下方AlGaN材料薄層，所述上方AlGaN材料薄層、GaN材料薄層和下方AlGaN材料薄層依次疊加構成三疊層材料結構的器件核心，該三疊層材料結構的器件核心內，上方AlGaN材料薄層、GaN材料薄層和下方AlGaN材料薄層三層疊加后，在兩側設置源電極和漏電極，上方AlGaN材料薄層和GaN材料薄層之間構成二維電子氣上溝道，GaN材料薄層和下方AlGaN材料薄層之間構成二維電子氣下溝道。

優選的，所述AlGaN材料薄層、GaN材料薄層和下方AlGaN材料薄層所疊加構成的器件核心的三疊層材料的上方制作金屬電極柵電極，以柵電極和二維電子氣上溝道、漏電極構成主要的器件功能成分，以二維電子氣下溝道、漏電極和上溝道電信號，構成輔助的器件功能成分。

優選的，所述二維電子氣上溝道與二維電子氣下溝道，除了平行放置之外，還可以相互垂直地放置。

優選的，所述上方AlGaN材料薄層、GaN材料薄層和下方AlGaN材料薄層依次疊加構成三疊層材料結構的器件核心還可以為GaN/AlGaN/GaN這樣的三疊層材料的結構，其中兩種結構的各層厚度不超過200nm。

與現有技術相比，本發明的有益效果如下：

本雙溝道半導體器件，在不增加器件管芯面積，不增加額外的制造工藝復雜度前提下，僅以AlGaN/GaN/AlGaN或GaN/AlGaN/GaN這樣的三疊層結構為核心，就可以構造出新型的雙溝道半導體器件。由于下溝道的導通電流必然會受到緊鄰的上溝道電信號的影響，下溝道就可以用來作為一種寄生的電流傳感器，用于監控以上溝道導電為主的器件的工作狀態。對于GaN功率器件來說，可以提供對器件的監控保護功能，通過對于已有材料系統特點的充分利用，可以增益原有器件的功能，在不增加管芯面積和工藝復雜度(因為兩個溝道是自然形成的、不需要額外的工藝步驟)的前提下，可以提供更為復雜化、因而也是更強的器件功能。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為本發明的垂直放置結構示意圖。

圖中：1、上方AlGaN材料薄層；2、二維電子氣上溝道；3、二維電子氣下溝道；4、GaN材料薄層；5、下方AlGaN材料薄層；6、柵電極。

具體實施方式