高电子迁移率晶体管装置的制作方法

本发明涉及一种高电子迁移率晶体管装置，且特别是有关于一种包括肖特基电极的高电子迁移率晶体管装置。

背景技术：

1、高电子迁移率晶体管(high electron mobility transistor，hemt)是晶体管的一种。hemt包括由两种具有不同能隙的半导体材料所形成的异质接面(hetero junction)。异质接面可产生二维电子气或二维电洞气，而可作为hemt的导电通道。由于hemt具有低阻值、高击穿电压以及快速开关切换频率等优点，故在高功率电子元件的领域中受到广泛的应用。

2、hemt可依据通道的常开或常关而分别归类为空乏型(depletion mode)或增强型(enhancement mode)hemt。增强型晶体管元件因为其提供的附加安全性以及其更容易由简单、低成本的驱动电路来控制，故在业界获得相当大的关注。

技术实现思路

1、本发明提供一种高电子迁移率晶体管装置，通过将hemt与肖特基二极管(schottky barrier diode，sbd)整合在一起，可以提升高电子迁移率晶体管装置的整体效能。

2、本发明的至少一实施例提供一种高电子迁移率晶体管装置，包括衬底、半导体堆叠层、栅极、源极、漏极以及第一肖特基电极。半导体堆叠层设置于衬底上，半导体堆叠层中包括第一隔离结构。栅极设置于半导体堆叠层上。源极与漏极分别电连接半导体堆叠层。源极、栅极与漏极沿着第一方向依序排列。第一肖特基电极与半导体堆叠层之间具有肖特基接触，且第一肖特基电极电连接至源极。栅极与第一肖特基电极沿第二方向排列，其中第一方向与第二方向平行于衬底的表面，且第二方向垂直于第一方向。第一肖特基电极与半导体堆叠层构成第一肖特基二极管，第一肖特基二极管电连接源极与漏极，且第一隔离结构横向地位于第一肖特基电极与栅极之间以及第一肖特基电极与源极之间。

3、在一些实施例中，第一隔离结构将第一肖特基电极下方的半导体堆叠层与栅极下方的半导体堆叠层电隔离，且第一隔离结构将第一肖特基电极下方的半导体堆叠层与源极下方的半导体堆叠层电隔离。

4、在一些实施例中，高电子迁移率晶体管装置更包括场效电板。场效电板电连接栅极，且位于栅极以及第一肖特基电极上方。

5、在一些实施例中，在第一方向上，栅极与漏极之间的距离等于第一肖特基电极与漏极之间的距离。

6、在一些实施例中，高电子迁移率晶体管装置更包括第一欧姆电极与第二肖特基电极。第一欧姆电极与半导体堆叠层之间具有欧姆接触，且电连接至栅极，其中栅极、第一肖特基电极以及第一欧姆电极沿第二方向排列。第二肖特基电极与半导体堆叠层之间具有肖特基接触。源极与第二肖特基电极沿第二方向排列。源极与栅极之间包括第二肖特基电极与半导体堆叠层构成的第二肖特基二极管。

7、在一些实施例中，半导体堆叠层中包括第二隔离结构。第二隔离结构横向地位于第一欧姆电极与栅极之间以及第一欧姆电极与漏极之间，且第二隔离结构横向地位于第二肖特基电极与源极之间，其中第二隔离结构将第一欧姆电极下方的半导体堆叠层与栅极下方的半导体堆叠层电隔离，且第二隔离结构将第一欧姆电极下方的半导体堆叠层与漏极下方的半导体堆叠层电隔离，且其中第二隔离结构将第二肖特基电极下方的半导体堆叠层与源极下方的半导体堆叠层电隔离。

8、在一些实施例中，第二肖特基二极管电连接至源极与栅极。

9、在一些实施例中，源极与半导体堆叠层之间具有欧姆接触，且漏极与半导体堆叠层之间具有欧姆接触。

10、本发明的至少一实施例提供一种高电子迁移率晶体管装置，包括衬底、半导体堆叠层、栅极、源极、漏极、第一欧姆电极以及第一肖特基电极。半导体堆叠层设置于衬底上，其中半导体堆叠层中包括第一隔离结构。栅极设置于半导体堆叠层上。源极与漏极分别电连接半导体堆叠层。源极、栅极与漏极沿着第一方向依序排列。第一欧姆电极与半导体堆叠层之间具有欧姆接触。第一欧姆电极电连接至栅极。第一欧姆电极与栅极沿第二方向排列，其中第一方向与第二方向平行于衬底的表面，且第二方向垂直于第一方向。第一隔离结构横向地位于第一欧姆电极与栅极之间以及第一欧姆电极与漏极之间。第一肖特基电极与半导体堆叠层之间具有肖特基接触。源极与第一肖特基电极沿第二方向排列。源极与栅极之间包括第一肖特基电极与半导体堆叠层构成的第一肖特基二极管。第一隔离结构横向地位于第一肖特基电极与源极之间。

11、在一些实施例中，第一隔离结构将第一欧姆电极下方的半导体堆叠层与栅极下方的半导体堆叠层电隔离，第一隔离结构将第一欧姆电极下方的半导体堆叠层与漏极下方的半导体堆叠层电隔离，且第一隔离结构将第一肖特基电极下方的半导体堆叠层与源极下方的半导体堆叠层电隔离。

12、在一些实施例中，第一肖特基二极管电连接至源极与栅极。

13、在一些实施例中，源极与半导体堆叠层之间具有欧姆接触，且漏极与半导体堆叠层之间具有欧姆接触。

14、在一些实施例中，高电子迁移率晶体管装置更包括场效电板。场效电板电连接所述栅极，且位于栅极以及第一欧姆电极上方。

15、在一些实施例中，高电子迁移率晶体管装置更包括第二欧姆电极以及第二肖特基电极。第二欧姆电极与半导体堆叠层之间具有欧姆接触，且电连接至第一肖特基电极。第二肖特基电极与半导体堆叠层之间具有肖特基接触。第二肖特基电极与半导体堆叠层构成第二肖特基二极管。第一肖特基二极管与第二肖特基二极管串连于所述源极与所述栅极之间。

16、在一些实施例中，第二欧姆电极位于第一欧姆电极与栅极之间。

17、在一些实施例中，源极、第一肖特基电极与第二肖特基电极沿第二方向排列，且第一欧姆电极、第二欧姆电极与栅极沿第二方向排列。

18、基于上述，通过将hemt与sbd整合在一起，可以降低反向导通(reverseconduction)模式的效率损失及/或静电放电(electrostatic discharge，esd)导致的元件失效。

技术特征：

1.一种高电子迁移率晶体管装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的高电子迁移率晶体管装置，其特征在于，所述第一隔离结构将所述第一肖特基电极下方的所述半导体堆叠层与所述栅极下方的所述半导体堆叠层电隔离，且所述第一隔离结构将所述第一肖特基电极下方的所述半导体堆叠层与所述源极下方的所述半导体堆叠层电隔离。

3.根据权利要求1所述的高电子迁移率晶体管装置，其特征在于，更包括：

4.根据权利要求1所述的高电子迁移率晶体管装置，其特征在于，所述栅极与所述漏极之间在所述第一方向上的距离等于所述第一肖特基电极与所述漏极之间在所述第一方向上的距离。

5.根据权利要求1所述的高电子迁移率晶体管装置，其特征在于，更包括：

6.根据权利要求5所述的高电子迁移率晶体管装置，其特征在于，所述半导体堆叠层中更包括第二隔离结构，且所述第二隔离结构横向地位于所述第一欧姆电极与所述栅极之间以及所述第一欧姆电极与所述漏极之间，且其中所述第二隔离结构横向地位于所述第二肖特基电极与所述源极之间，其中所述第二隔离结构将所述第一欧姆电极下方的所述半导体堆叠层与所述栅极下方的所述半导体堆叠层电隔离，且所述第二隔离结构将所述第一欧姆电极下方的所述半导体堆叠层与所述漏极下方的所述半导体堆叠层电隔离，且其中所述第二隔离结构将所述第二肖特基电极下方的所述半导体堆叠层与所述源极下方的所述半导体堆叠层电隔离。

7.根据权利要求5所述的高电子迁移率晶体管装置，其特征在于：

8.根据权利要求1所述的高电子迁移率晶体管装置，其特征在于，所述源极与所述半导体堆叠层之间具有欧姆接触，且所述漏极与所述半导体堆叠层之间具有欧姆接触。

9.一种高电子迁移率晶体管装置，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的高电子迁移率晶体管装置，其特征在于，所述第一隔离结构将所述第一欧姆电极下方的所述半导体堆叠层与所述栅极下方的所述半导体堆叠层电隔离，所述第一隔离结构将所述第一欧姆电极下方的所述半导体堆叠层与所述漏极下方的所述半导体堆叠层电隔离，且所述第一隔离结构将所述第一肖特基电极下方的所述半导体堆叠层与所述源极下方的所述半导体堆叠层电隔离。

11.根据权利要求9所述的高电子迁移率晶体管装置，其特征在于，所述第一肖特基二极管电连接至所述源极与所述栅极。

12.根据权利要求9所述的高电子迁移率晶体管装置，其特征在于，所述源极与所述半导体堆叠层之间具有欧姆接触，且所述漏极与所述半导体堆叠层之间具有欧姆接触。

13.根据权利要求9所述的高电子迁移率晶体管装置，其特征在于，更包括：

14.根据权利要求9所述的高电子迁移率晶体管装置，其特征在于，更包括：

15.根据权利要求14所述的高电子迁移率晶体管装置，其特征在于，所述第二欧姆电极位于所述第一欧姆电极与所述栅极之间。

16.根据权利要求14所述的高电子迁移率晶体管装置，其特征在于，所述源极、所述第一肖特基电极与所述第二肖特基电极沿所述第二方向排列，且所述第一欧姆电极、所述第二欧姆电极与所述栅极沿所述第二方向排列。

技术总结
本发明提供一种高电子迁移率晶体管装置，包括衬底、半导体堆叠层、栅极、源极、漏极以及第一肖特基电极。半导体堆叠层设置于衬底上。栅极设置于半导体堆叠层上。源极与漏极分别电连接半导体堆叠层。源极、栅极与漏极沿着第一方向依序排列。第一肖特基电极与半导体堆叠层之间具有肖特基接触，且第一肖特基电极电连接至源极。栅极与第一肖特基电极沿第二方向排列，且第二方向垂直于第一方向。通过将高电子迁移率晶体管与肖特基二极管整合在一起，可以提升高电子迁移率晶体管装置的整体效能。

技术研发人员：陈柏安
受保护的技术使用者：新唐科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13