[發(fā)明專利]基于柵極保護的級聯(lián)電路及級聯(lián)器件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011265289.1
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112382631B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣勝;柳永勝;胡峰;白強;唐瑜;陳輝;于潔;鄭夢婕
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州英嘉通半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號: H01L27/088
• 分類號: H01L27/088
• 代理公司: 蘇州三英知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32412
• 代理人: 周仁青

1.一種基于柵極保護的級聯(lián)電路，其特征在于，所述級聯(lián)電路包括高壓耗盡型器件、低壓增強型器件及低壓耗盡型器件，所述高壓耗盡型器件包括第一柵極、第一源極及第一漏極，低壓增強型器件包括第二柵極、第二源極及第二漏極，低壓耗盡型器件包括第三柵極、第三源極及第三漏極，所述第一源極與第二漏極電性連接，第一柵極與第二源極電性連接，第二柵極與第三源極和第三柵極電性連接，第一漏極作為級聯(lián)電路的漏極，第二源極作為級聯(lián)電路的源極，第三漏極作為級聯(lián)電路的柵極；所述級聯(lián)電路工作時，驅(qū)動電壓施加于級聯(lián)電路的柵極，驅(qū)動電壓產(chǎn)生的驅(qū)動電流通過低壓耗盡型器件的溝道對第二柵極進行充電，低壓耗盡型器件工作在飽和區(qū)，當?shù)蛪涸鰪娦推骷臇艠O正向電流等于低壓耗盡型器件的飽和電流時，低壓耗盡型器件的溝道關(guān)閉，驅(qū)動電壓停止對第二柵極充電；所述低壓耗盡型器件的尺寸小于高壓耗盡型器件和低壓增強型器件的尺寸；低壓增強型器件和低壓耗盡型器件的耐壓小于高壓耗盡型器件的耐壓。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于柵極保護的級聯(lián)電路，其特征在于，所述高壓耗盡型器件為Ⅲ族氮化物高壓耗盡型器件，低壓增強型器件為Ⅲ族氮化物低壓增強型器件，低壓耗盡型器件為Ⅲ族氮化物低壓耗盡型器件。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于柵極保護的級聯(lián)電路，其特征在于，所述高壓耗盡型器件為基于氮化鎵/鋁鎵氮異質(zhì)結(jié)的Ⅲ族氮化物高壓耗盡型器件，低壓增強型器件為基于氮化鎵/鋁鎵氮異質(zhì)結(jié)的Ⅲ族氮化物低壓增強型器件，低壓耗盡型器件為基于氮化鎵/鋁鎵氮異質(zhì)結(jié)的Ⅲ族氮化物低壓耗盡型器件。

4.一種基于柵極保護的級聯(lián)器件，其特征在于，所述級聯(lián)器件包括襯底、位于襯底上的外延結(jié)構(gòu)、位于外延結(jié)構(gòu)上的一層或多層鈍化層及多個電極，所述外延結(jié)構(gòu)包括位于襯底上的溝道層及位于溝道層上的勢壘層，所述外延結(jié)構(gòu)上設(shè)有增強區(qū)域及第一耗盡區(qū)域和第二耗盡區(qū)域，所述電極包括位于第一耗盡區(qū)域上的第一柵極、位于增強區(qū)域上的第二柵極、位于第二耗盡區(qū)域上的第三柵極、位于第一柵極旁側(cè)的第一漏極、位于第一柵極和第二柵極之間的中間電極、位于第二柵極旁側(cè)的第二源極、及位于第三柵極兩側(cè)的第三源極和第三漏極，第一柵極與第二源極電性連接，第二柵極與第三源極和第三柵極電性連接，其中，第一漏極作為級聯(lián)器件的漏極，第二源極作為級聯(lián)器件的源極，第三漏極作為級聯(lián)器件的柵極；所述級聯(lián)器件工作時，驅(qū)動電壓施加于級聯(lián)電路的柵極，驅(qū)動電壓產(chǎn)生的驅(qū)動電流通過低壓耗盡型器件的溝道對第二柵極進行充電，低壓耗盡型器件工作在飽和區(qū)，當?shù)蛪涸鰪娦推骷臇艠O正向電流等于低壓耗盡型器件的飽和電流時，低壓耗盡型器件的溝道關(guān)閉，驅(qū)動電壓停止對第二柵極充電；所述低壓耗盡型器件的尺寸小于高壓耗盡型器件和低壓增強型器件的尺寸；低壓增強型器件和低壓耗盡型器件的耐壓小于高壓耗盡型器件的耐壓。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于柵極保護的級聯(lián)器件，其特征在于，所述鈍化層包括：

第一鈍化層，位于外延結(jié)構(gòu)及第一漏極、中間電極、第二源極、第三源極和第三漏極上方；

第二鈍化層，位于第一鈍化層上方，且第二鈍化層的厚度小于第一鈍化層的厚度；

一層或多層第三鈍化層，位于第二鈍化層及第一柵極、第二柵極和第三柵極上方。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于柵極保護的級聯(lián)器件，其特征在于，所述第一鈍化層為氮化硅層或氧化硅層中的一種或多種的組合，厚度為20nm~250nm。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于柵極保護的級聯(lián)器件，其特征在于，所述第二鈍化層為氮化硅層、氧化鋁層、氧化硅層中的一種或多種的組合，厚度為10nm~100nm。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于柵極保護的級聯(lián)器件，其特征在于，所述第三鈍化層為氮化硅層或氧化硅層中的一種或多種的組合，每層厚度為50nm~1000nm。