氮化镓大功率开关器件的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及半导体器件技术领域，尤其涉及一种氮化镓大功率开关器件。
【背景技术】
[0002]MMIC技术已经成为当今微波技术发展的支柱，目前氮化镓(GaN)技术又是MMIC技术发展的最前沿。换句话说，氮化镓(GaN)MMIC发展的水平直接决定着今后射频、微波电路的发展方向。因此国家也明确指示，要大力发展MMIC技术，尤其是前沿的氮化镓(GaN)MMIC技术，这也是目前国外丽IC技术的发展方向。
[0003]在当今的通信系统和雷达系统中，信号发射和接收共用一个天线，一般发射的信号功率都比较大，而信号接收支路要求不能有较大的信号输入。就需要一个器件将两种信号给分开。目前主流器件采用环形器完成该功能，传统的FET开关、PIN开关在如此宽的频段内又很难实现比较大的功率承受能力，而环形器又难于和其他器件集成，不利于今后多功能电路发展。正是如此，才使氮化镓(GaN)器件在国内外的研宄越来越热。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种氮化镓大功率开关器件，所述开关器件的散热能力强、功率承受能力强，应用更简单，使用更方便。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是:一种氮化镓大功率开关器件，其特征在于:所述开关器件包括两个场效应晶体管，所述场效应管包括场效应管本体和晶体管引出电极，所述晶体管引出电极包括栅引出电极、漏引出电极和源引出电极，每个晶体管上的栅引出电极上设有向源引出电极延伸的场板，所述场板与源引出电极之间设有二氧化硅层。
[0006]进一步的技术方案在于:所述场板间隔设置两个以上。
[0007]进一步的技术方案在于:所述两个场效应晶体管的源引出电极共地。
[0008]进一步的技术方案在于:所述漏引出电极和源引出电极的宽度为16um。
[0009]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:所述开关器件的工作频段宽，能从很低的频率到很高工作频率，且能承受比较高的功率，通过加宽漏引出电极和源引出电极的宽度，使得散热能力强。此外，所述开关器件便于和其他器件的集成，比如大功率开关低噪声放大器，可以集成在一个芯片上，使传统的组件电路更趋于小型化。
【附图说明】
[0010]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明。
[0011]图1是传统的FET开关用器件结构示意图；
[0012]图2是本实用新型的开关器件结构示意图；
[0013]图3是传统的开关电路结构示意图；
[0014]图4是使用本实用新型开关器件的电路结构示意图；
[0015]图5是使用本实用新型开关器件的芯片使用外形框图；
[0016]其中:1、场效应管本体2、栅引出电极3、漏引出电极4、源引出电极5、场板。
【具体实施方式】
[0017]下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0018]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
[0019]由于传统的砷化镓(GaAs) FET开关承受功率都比较小，主要原因一个是由砷化镓(GaAs)材料决定的，一个就是器件的结构决定的，砷化镓(GaAs)材料的电子迀移率要小于氮化镓(GaN)材料的电子迀移率，导致砷化镓(GaAs)材料FET的电流承受能力不如氮化镓(GaN)材料FET，同样砷化镓(GaAs)材料FET的击穿电压要小于氮化镓(GaN)材料FET的击穿电压。这就决定了氮化镓(GaN)材料FET的耐受功率能力要比砷化镓(GaAs)材料FET大。
[0020]理论上氮化镓(GaN)材料的功率耐受能力要比砷化镓(GaAs)材料FET的大。但是要想达到一个较高的功率承受能力，还需要设计上的保证。因为传统的砷化镓(GaAs)材料FET开关一般都工作在小信号下，一般不考虑散热和击穿问题，现有的砷化镓(GaAs)材料FET的结构如图1所示。
[0021]为了获得更小的插损，要尽量减小器件的对地寄生电容，这就使FET器件的源引出电极、漏引出电极比较窄，这就使该器件在过电流发热的情况下，散热能力比较差，器件容易热烧毁。在研宄氮化镓(GaN)材料FET器件时，通过一系列的实验，在确保工作频段能达到所需的频率前提下，确定出一个较理想的源、漏引出电极宽度，比砷化镓(GaAs) FET器件的源、漏引出电极宽度要大，在本实用新型中所述漏引出电极3和源引出电极4的宽度为16um，具体如图2所示。
[0022]大功率FET开关的功率承受能力还有一个制约因素，那就是FET器件本身的电压击穿问题。氮化镓(GaN)器件本身的击穿电压要高于砷化镓(GaAs) FET器件，但是在大功率承受能力上，还需要再高一些，这样FET器件就能承受更高的反向击穿电压，提高功率承受能力，为了达到这个效果，本实用新型在氮化镓(GaN) FET器件的栅引出电极上增加了场板(见附图2)，提高器件的击穿电压，使器件能承受更高的功率。
[0023]具体的如图2所示，本实用新型的具体结构如下:所述开关器件包括两个场效应晶体管，所述场效应管包括场效应管本体I和晶体管引出电极，所述晶体管引出电极包括栅引出电极2、漏引出电极3和源引出电极4 (在图2中因两个漏引出电极3前后放置，故在图2中只看到一个漏引出电极3)，每个晶体管上的栅引出电极2上设有向源引出电极4延伸的场板5，所述场板5与源引出电极4之间设有二氧化硅层(场板5通过二氧化硅层与源引出电极4固定连接)，所述场板5间隔设置两个以上。
[0024]电路机构中发现若两个并联场效应晶体管紧靠放置，且共用一个接地端，(即两个场效应晶体管的源引出电极共地)性能要更好。具体如图4所示，这种结构的优势是两个并联的场效应晶体管共用一个接地端，就使两个并联场效应晶体管的低电位完全一致，而传统的分立放置两个并联场效应晶体管接地之间还有一段传输(如图3所示)，二者的低电位不是完全一致，导致电路的传输特性尤其是在高频段会受到影响，导致插损增大。
[0025]所述开关器件的工作频段宽，能从很低的频率到很高工作频率，且能承受比较高的功率，通过加宽漏引出电极和源引出电极的宽度，使得散热能力强。此外，所述开关器件便于和其他器件的集成，比如大功率开关低噪声放大器，可以集成在一个芯片上，使传统的组件电路更趋于小型化，如图5所示。
【主权项】
1.一种氮化镓大功率开关器件，其特征在于:所述开关器件包括两个场效应晶体管，所述场效应管包括场效应管本体(I)和晶体管引出电极，所述晶体管引出电极包括栅引出电极(2)、漏引出电极(3)和源引出电极(4)，每个晶体管上的栅引出电极(2)上设有向源引出电极(4)延伸的场板(5)，所述场板(5)与源引出电极(4)之间设有二氧化硅层。
2.根据权利要求1所述的氮化镓大功率开关器件，其特征在于:所述场板(5)间隔设置两个以上。
3.根据权利要求1所述的氮化镓大功率开关器件，其特征在于:所述两个场效应晶体管的源引出电极(4)共地。
4.根据权利要求1所述的氮化镓大功率开关器件，其特征在于:所述漏引出电极(3)和源引出电极(4)的宽度为16um。
【专利摘要】本实用新型公开了一种氮化镓大功率开关器件，涉及半导体器件技术领域。所述开关器件包括两个场效应晶体管，所述场效应管包括场效应管本体和晶体管引出电极，所述晶体管引出电极包括栅引出电极、漏引出电极和源引出电极，每个晶体管上的栅引出电极上设有向源引出电极延伸的场板，所述场板与源引出电极之间设有二氧化硅层。所述开关器件的工作频段宽，能从很低的频率到很高工作频率，且能承受比较高的功率，通过加宽漏引出电极和源引出电极的宽度，使得散热能力增强。此外，所述开关器件便于和其他器件的集成，比如大功率开关低噪声放大器，可以集成在一个芯片上，使传统的组件电路更趋于小型化。
【IPC分类】H01L23-367, H01L29-772, H03K17-687, H01L29-40
【公开号】CN204348706
【申请号】CN201520017742
【发明人】刘金, 崔健
【申请人】河北博威集成电路有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年1月12日