CN115939201A - High Electron Mobility Transistor Devices - Google Patents
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Abstract
Description
技术领域technical field
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。The present invention relates to a high electron mobility transistor device, and more particularly to a high electron mobility transistor device comprising a Schottky electrode.
背景技术Background technique
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。A high electron mobility transistor (HEMT) is a type of transistor. A HEMT includes a heterojunction formed by two semiconductor materials with different energy gaps. The heterojunction can generate two-dimensional electron gas or two-dimensional hole gas, which can be used as the conductive channel of HEMT. Due to the advantages of low resistance, high breakdown voltage, and fast switching frequency, HEMTs are widely used in the field of high-power electronic components.
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。HEMTs can be classified as depletion mode or enhancement mode HEMTs according to whether the channel is normally open or normally closed. Enhancement mode transistor devices have gained considerable attention in the industry because of the added safety they provide and because they are easier to control with simple, low-cost driver circuits.
发明内容Contents of the invention
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。The present invention provides a high electron mobility transistor device. By integrating a HEMT and a Schottky Barrier Diode (SBD), the overall performance of the high electron mobility transistor device can be improved.
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。At least one embodiment of the present invention provides a high electron mobility transistor device including a substrate, a semiconductor stack, a gate, a source, a drain, and a first Schottky electrode. The semiconductor stack layer is disposed on the substrate, and the semiconductor stack layer includes a first isolation structure. The gate is disposed on the semiconductor stack. The source and the drain are electrically connected to the semiconductor stack layer respectively. The source, the gate and the drain are arranged in sequence along the first direction. There is a Schottky contact between the first Schottky electrode and the semiconductor stack layer, and the first Schottky electrode is electrically connected to the source. The gate and the first Schottky electrode are arranged along a second direction, wherein the first direction and the second direction are parallel to the surface of the substrate, and the second direction is perpendicular to the first direction. The first Schottky electrode and the semiconductor stack constitute a first Schottky diode, the first Schottky diode is electrically connected to the source and the drain, and the first isolation structure is laterally located between the first Schottky electrode and the gate. between and between the first Schottky electrode and the source.
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。In some embodiments, the first isolation structure electrically isolates the semiconductor stack layer below the first Schottky electrode from the semiconductor stack layer below the gate, and the first isolation structure electrically isolates the semiconductor stack layer below the first Schottky electrode. Electrically isolated from the semiconductor stack layer below the source.
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。In some embodiments, the high electron mobility transistor device further includes field effect electrodes. The field effect electric plate is electrically connected to the grid and is located above the grid and the first Schottky electrode.
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。In some embodiments, in the first direction, the distance between the gate and the drain is equal to the distance between the first Schottky electrode and the drain.
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。In some embodiments, the high electron mobility transistor device further includes a first ohmic electrode and a second Schottky electrode. The first ohmic electrode has an ohmic contact with the semiconductor stack layer and is electrically connected to the gate, wherein the gate, the first Schottky electrode and the first ohmic electrode are arranged along the second direction. There is a Schottky contact between the second Schottky electrode and the semiconductor stack layer. The source electrode and the second Schottky electrode are arranged along the second direction. A second Schottky diode composed of a second Schottky electrode and a semiconductor stack layer is included between the source and the gate.
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。In some embodiments, a second isolation structure is included in the semiconductor stack layer. The second isolation structure is laterally located between the first ohmic electrode and the gate and between the first ohmic electrode and the drain, and the second isolation structure is laterally located between the second Schottky electrode and the source, wherein the second The isolation structure electrically isolates the semiconductor stack layer below the first ohmic electrode from the semiconductor stack layer below the gate, and the second isolation structure electrically isolates the semiconductor stack layer below the first ohmic electrode from the semiconductor stack layer below the drain, and Wherein the second isolation structure electrically isolates the semiconductor stack layer under the second Schottky electrode from the semiconductor stack layer under the source electrode.
在一些实施例中,第二肖特基二极管电连接至源极与栅极。In some embodiments, the second Schottky diode is electrically connected to the source and the gate.
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。In some embodiments, the source has an ohmic contact with the semiconductor stack, and the drain has an ohmic contact with the semiconductor stack.
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。At least one embodiment of the present invention provides a high electron mobility transistor device including a substrate, a semiconductor stack, a gate, a source, a drain, a first ohmic electrode, and a first Schottky electrode. The semiconductor stack layer is disposed on the substrate, wherein the semiconductor stack layer includes a first isolation structure. The gate is disposed on the semiconductor stack. The source and the drain are electrically connected to the semiconductor stack layer respectively. The source, the gate and the drain are arranged in sequence along the first direction. There is an ohmic contact between the first ohmic electrode and the semiconductor stack layer. The first ohmic electrode is electrically connected to the gate. The first ohmic electrode and the grid are arranged along a second direction, wherein the first direction and the second direction are parallel to the surface of the substrate, and the second direction is perpendicular to the first direction. The first isolation structure is laterally located between the first ohmic electrode and the gate and between the first ohmic electrode and the drain. There is a Schottky contact between the first Schottky electrode and the semiconductor stack layer. The source electrode and the first Schottky electrode are arranged along the second direction. A first Schottky diode composed of a first Schottky electrode and a semiconductor stack layer is included between the source and the gate. The first isolation structure is laterally located between the first Schottky electrode and the source.
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。In some embodiments, the first isolation structure electrically isolates the semiconductor stack layer below the first ohmic electrode from the semiconductor stack layer below the gate, and the first isolation structure electrically isolates the semiconductor stack layer below the first ohmic electrode from the semiconductor stack layer below the drain. The semiconductor stack is electrically isolated, and the first isolation structure electrically isolates the semiconductor stack under the first Schottky electrode from the semiconductor stack under the source.
在一些实施例中,第一肖特基二极管电连接至源极与栅极。In some embodiments, the first Schottky diode is electrically connected to the source and the gate.
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。In some embodiments, the source has an ohmic contact with the semiconductor stack, and the drain has an ohmic contact with the semiconductor stack.
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。In some embodiments, the high electron mobility transistor device further includes field effect electrodes. The field effect electric plate is electrically connected to the grid and located above the grid and the first ohmic electrode.
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。In some embodiments, the high electron mobility transistor device further includes a second ohmic electrode and a second Schottky electrode. There is an ohmic contact between the second ohmic electrode and the semiconductor stack layer, and is electrically connected to the first Schottky electrode. There is a Schottky contact between the second Schottky electrode and the semiconductor stack layer. The second Schottky electrode and the semiconductor stack constitute a second Schottky diode. The first Schottky diode and the second Schottky diode are connected in series between the source and the gate.
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。In some embodiments, the second ohmic electrode is located between the first ohmic electrode and the gate.
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。In some embodiments, the source, the first Schottky electrode and the second Schottky electrode are arranged along the second direction, and the first ohmic electrode, the second ohmic electrode and the gate are arranged along the second direction.
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。Based on the above, by integrating the HEMT and the SBD, the efficiency loss of the reverse conduction (Reverseconduction) mode and/or the component failure caused by the electrostatic discharge (Electrostatic Discharge, ESD) can be reduced.
附图说明Description of drawings
包含附图以便进一步理解本发明,且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图说明本发明的实施例,并与描述一起用于解释本发明的原理。The accompanying drawings are included to provide a further understanding of the invention, and are incorporated in and constitute a part of this specification. The drawings illustrate embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain principles of the invention.
图1A是依照本发明的一实施例的一种高电子迁移率晶体管装置的上视示意图。FIG. 1A is a schematic top view of a high electron mobility transistor device according to an embodiment of the present invention.
图1B是沿着图1A线a-a’的剖面示意图。Fig. 1B is a schematic cross-sectional view along line a-a' of Fig. 1A.
图1C是沿着图1A线b-b’的剖面示意图。Fig. 1C is a schematic cross-sectional view along line b-b' of Fig. 1A.
图1D是沿着图1A线c-c’的剖面示意图。Fig. 1D is a schematic cross-sectional view along line c-c' of Fig. 1A.
图1E是图1A的高电子迁移率晶体管装置的电路示意图。FIG. 1E is a schematic circuit diagram of the high electron mobility transistor device of FIG. 1A .
图2A是依照本发明的一实施例的一种高电子迁移率晶体管装置的上视示意图。FIG. 2A is a schematic top view of a high electron mobility transistor device according to an embodiment of the present invention.
图2B是沿着图2A线a-a’的剖面示意图。Fig. 2B is a schematic cross-sectional view along line a-a' of Fig. 2A.
图2C是沿着图2A线b-b’的剖面示意图。Fig. 2C is a schematic cross-sectional view along line b-b' of Fig. 2A.
图2D是沿着图2A线c-c’的剖面示意图。Fig. 2D is a schematic cross-sectional view along line c-c' of Fig. 2A.
图2E是图2A的高电子迁移率晶体管装置的电路示意图。2E is a schematic circuit diagram of the high electron mobility transistor device of FIG. 2A.
图3A是依照本发明的一实施例的一种高电子迁移率晶体管装置的上视示意图。FIG. 3A is a schematic top view of a high electron mobility transistor device according to an embodiment of the present invention.
图3B是沿着图3A线d-d’与e-e’的剖面示意图。Fig. 3B is a schematic cross-sectional view along line d-d' and e-e' in Fig. 3A.
图3C是图3A的高电子迁移率晶体管装置的电路示意图。3C is a schematic circuit diagram of the high electron mobility transistor device of FIG. 3A.
图4A是依照本发明的一实施例的一种高电子迁移率晶体管装置的上视示意图。FIG. 4A is a schematic top view of a high electron mobility transistor device according to an embodiment of the present invention.
图4B是图4A的高电子迁移率晶体管装置的电路示意图。FIG. 4B is a schematic circuit diagram of the high electron mobility transistor device of FIG. 4A .
图5A是依照本发明的一实施例的一种高电子迁移率晶体管的剖面示意图。FIG. 5A is a schematic cross-sectional view of a high electron mobility transistor according to an embodiment of the present invention.
图5B是依照本发明的一实施例的一种肖特基二极管的剖面示意图。FIG. 5B is a schematic cross-sectional view of a Schottky diode according to an embodiment of the present invention.
图6是依照本发明的一实施例的一种肖特基二极管的剖面示意图。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a Schottky diode according to an embodiment of the present invention.
附图标号说明Explanation of reference numbers
10,20,30:高电子迁移率晶体管装置;10,20,30: high electron mobility transistor devices;
100:衬底;100: substrate;
102:成核层;102: nucleation layer;
104:缓冲层;104: buffer layer;
106:沟道层;106: channel layer;
108:阻障层;108: barrier layer;
110:半导体堆叠层;110: semiconductor stacked layer;
120:介电结构;120: dielectric structure;
210:栅极;210: gate;
220:源极;220: source;
220B,230B,320B:底面;220B, 230B, 320B: bottom surface;
230:漏极;230: drain;
240:P型氮化镓层;240: P-type gallium nitride layer;
310,350:导电结构;310,350: conductive structures;
320a,320b,320ba,320bb,320bc:肖特基电极;320a, 320b, 320ba, 320bb, 320bc: Schottky electrodes;
330a,330b,330c:隔离结构;330a, 330b, 330c: isolation structures;
340,340a,340b,340c:欧姆电极;340, 340a, 340b, 340c: ohmic electrodes;
360a,360b:导电结构;360a, 360b: conductive structure;
a-a’,b-b’,c-c’,d-d’,e-e’:线;a-a',b-b',c-c',d-d',e-e': line;
D1:第一方向;D1: first direction;
D2:第二方向;D2: second direction;
Id,Ir:方向;Id, Ir: direction;
FP:场效电板;FP: field effect panel;
HEMT:高电子迁移率晶体管;HEMT: High Electron Mobility Transistor;
SBD1,SBD2,SBD2a,SBD2b,SBD2c:肖特基二极管;SBD1, SBD2, SBD2a, SBD2b, SBD2c: Schottky diodes;
V1,V2,V2a,V3,V4,V4a:距离。V1, V2, V2a, V3, V4, V4a: distance.
具体实施方式Detailed ways
现将详细地参考本发明的示范性实施例,示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能,相同元件符号在图式和描述中用来表示相同或相似部分。Reference will now be made in detail to the exemplary embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings. Wherever possible, the same reference numbers are used in the drawings and descriptions to refer to the same or like parts.
图1A是依照本发明的一实施例的一种高电子迁移率晶体管装置的上视示意图。FIG. 1A is a schematic top view of a high electron mobility transistor device according to an embodiment of the present invention.
图1B是沿着图1A线a-a’的剖面示意图。图1C是沿着图1A线b-b’的剖面示意图。Fig. 1B is a schematic cross-sectional view along line a-a' of Fig. 1A. Fig. 1C is a schematic cross-sectional view along line b-b' of Fig. 1A.
图1D是沿着图1A线c-c’的剖面示意图。Fig. 1D is a schematic cross-sectional view along line c-c' of Fig. 1A.
请参考图1A至图1E,高电子迁移率晶体管装置10包括衬底100、半导体堆叠层110、栅极210、源极220、漏极230以及肖特基电极320a。Referring to FIG. 1A to FIG. 1E , the high electron mobility transistor device 10 includes a
在一些实施例中,衬底100包括半导体衬底或半导体上覆绝缘体(semiconductoron insulator,SOI)衬底,其中半导体衬底或SOI衬底中的半导体材料可包括元素半导体、合金半导体或化合物半导体。举例而言,元素半导体可包括Si或Ge。合金半导体可包括SiGe、SiGeC等。化合物半导体可包括SiC、III-V族半导体材料或II-VI族半导体材料。III-V族半导体材料可包括GaN、GaP、GaAs、AlN、AlP、AlAs、InN、InP、InAs、GaNP、GaNAs、GaPAs、AlNP、AlNAs、AlPAs、InNP、InNAs、InPAs、GaAlNP、GaAlNAs、GaAlPAs、GaInNP、GaInNAs、GaInPAs、InAlNP、InAlNAs或InAlPAs。II-VI族半导体材料可包括CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgS、HgSe、HgTe、CdSeS、CdSeTe、CdSTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、HgZnS、HgZnSe、HgZnTe、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdHgSeS、CdHgSeTe、CdHgSTe、HgZnSeS、HgZnSeTe或HgZnSTe。此外,半导体材料可经掺杂为第一导电型或与第一导电型互补的第二导电型。举例而言,第一导电型可为N型,而第二导电型可为P型。In some embodiments, the
半导体堆叠层110配置于衬底100上,且包括成核层102、缓冲层104、沟道层106以及阻障层108。The
沟道层106配置于衬底100上方。在一实施例中,沟道层106的材料包括III族氮化物,例如III-V族化合物半导体材料。在一些实施例中,沟道层106的材料包括GaN。沟道层106可以是经掺杂或未经掺杂的层。在一些实施例中,沟道层106中具有二维电子气(2DEG),其位于沟道层106与上覆的阻障层108之间的界面下方。The
成核层102以及缓冲层104可配置于基板100与沟道层106之间,用以减少基板100和沟道层106之间的晶格常数差异及/或热膨胀系数差异所造成的应力。更具体地说,成核层102与基板100的上表面接触,且缓冲层104配置于成核层102与沟道层106之间。在一实施例中,成核层102的材料包括III族氮化物,例如III-V族化合物半导体材料。在一实施例中,成核层102的材料包括AlN、GaN、AlGaN或其组合。在一实施例中,缓冲层104的材料包括III族氮化物,例如III-V族化合物半导体材料,并可具有单层或多层结构。在一实施例中,缓冲层104的材料包括AlN、GaN、AlGaN、InGaN、AlInN、AlGaInN或其组合。The
阻障层108配置于沟道层106上。在一实施例中,阻障层108的材料包括III族氮化物,例如III-V族化合物半导体材料,并可具有单层或多层结构。在一实施例中,阻障层108包括AlGaN、AlInN、AlN或AlGaInN或其组合。阻障层108可以是经掺杂或未经掺杂的层。The
栅极210设置于半导体堆叠层110上。在一实施例中,栅极210的材料包括金属或金属氮化物(例如Ta、TaN、Ti、TiN、W、Pd、Ni、Au、Al或其组合)、金属硅化物(例如WSix)或其他可与III-V族化合物半导体形成肖特基接触(Schottky contact)的材料。The
在本实施例中,P型氮化镓(GaN)层240设置于栅极210与阻障层108之间。P型氮化镓层240是用以形成二维电子气的断开区或者具有相对低的电子密度的区域,因此P型氮化镓层240的材料是掺杂有掺质(例如镁)的氮化镓。在一些实施例中,为了抑制P型氮化镓层240中掺质的再分布(redistribution),于P型氮化镓层240底下设置低温氮化铝层(未绘出),文中的“低温”氮化铝层是指使用比通常用于HEMT元件外延工艺的温度(如摄氏一千多度)要低的外延温度形成的氮化铝层,譬如外延温度在700℃~800℃之间形成的氮化铝层。In this embodiment, the P-type gallium nitride (GaN)
源极220与漏极230分别电连接半导体堆叠层110。源极220与漏极230配置在阻障层108上。然而,本发明并不以此为限。在一实施例中,源极220及/或漏极230中至少一者可延伸至沟道层106中,并电连接至二维电子气。在一实施例中,源极220与漏极230的材料包括金属(例如Al、Ti、Ni、Au或其合金),或其他可与III-V族化合物半导体形成欧姆接触(Ohmic contact)的材料。换句话说,源极220与半导体堆叠层110之间具有欧姆接触,且漏极230与半导体堆叠层110之间具有欧姆接触,但本发明不以此为限。在其他实施例中,源极220与漏极230也可以选用可与III-V族化合物半导体形成肖特基接触(Schottky contact)的材料。The
肖特基电极320a配置在阻障层108上,且肖特基电极320a与半导体堆叠层110之间具有肖特基接触。在一些实施例中,肖特基电极320a的材料包括金属或金属氮化物(例如Ta、TaN、Ti、TiN、W、Pd、Ni、Au、Al或其组合)、金属硅化物(例如WSix)或其他可与III-V族化合物半导体形成肖特基接触(Schottky contact)的材料。在一些实施例中,肖特基电极320a与栅极210包括相同的材料,但本发明不以此为限。The Schottky electrode 320 a is disposed on the
肖特基电极320a电连接至源极220。在本实施例中,源极220通过导电结构310而电连接至肖特基电极320a。在一些实施例中,导电结构310的材料包括金属、金属氮化物、金属氧化物或其他合适的材料。The Schottky electrode 320 a is electrically connected to the
在本实施例中,肖特基电极320a与半导体堆叠层110构成肖特基二极管SBD1。源极220与漏极230之间具有肖特基二极管SBD1,且肖特基二极管SBD1电连接至源极220与漏极230,其中HEMT包含源极220、栅极210与漏极230,如图1E的电路示意图所示。In this embodiment, the
场效电板FP电连接栅极210。在一些实施例中,场效电板FP包括导电材料,例如金属、金属氮化物、金属氧化物或其他合适的材料。在一些实施例中,场效电板FP、源极220与漏极230沿着第二方向D2延伸,且彼此互相分离。场效电板FP位于栅极210以及肖特基电极320a的上方,并从栅极210以及肖特基电极320a的上方朝向漏极230延伸,以覆盖栅极210与漏极230之间的部分半导体堆叠层110以及肖特基电极320a与漏极230之间的部分半导体堆叠层110。The field effect panel FP is electrically connected to the
介电结构120位于半导体堆叠层110上。需注意的是,为了方便说明,图1B至图1C将介电结构120省略绘示成单层结构,然而实际上,介电结构120可以包括单层或多层的绝缘层。举例来说,介电结构120包括氮化硅、氧化硅、氧化铝、氧化铪或其他绝缘材料或上述材料的堆叠层。在一些实施例中,栅极210、源极220、漏极230、导电结构310、肖特基电极320a以及场效电板FP各自包括单层或多层结构,且分布于介电结构120中或介电结构120上。The
在本实施例中,半导体堆叠层110中包括隔离结构330a。隔离结构330a自半导体堆叠层110顶面向下延伸超过二维电子气。In this embodiment, the
隔离结构330a横向地位于肖特基电极320a与栅极210之间,借此避免电流在肖特基电极320a下方的半导体堆叠层110与栅极210下方的半导体堆叠层110之间直接通过半导体堆叠层110传递。换句话说,隔离结构330a将肖特基电极320a下方的半导体堆叠层110与栅极210下方的半导体堆叠层110电隔离。此外,隔离结构330a横向地位于肖特基电极320a与源极220之间,借此使电流可以通过肖特基电极320a而流进肖特基电极320a下方的半导体堆叠层110,而不会从源极220下方的半导体堆叠层110直接通过半导体堆叠层110流进肖特基电极320a下方的半导体堆叠层110。换句话说,隔离结构330a将肖特基电极320a下方的半导体堆叠层110与源极220下方的半导体堆叠层110电隔离。The
在本实施例中,隔离结构330a位于肖特基电极320a于半导体堆叠层110的垂直投影与栅极210于半导体堆叠层110的垂直投影之间,且隔离结构330a位于肖特基电极320a于半导体堆叠层110的垂直投影与源极220于半导体堆叠层110的垂直投影之间,且在第一方向D1上。隔离结构330a不位于肖特基电极320a于半导体堆叠层110的垂直投影与漏极230于半导体堆叠层110的垂直投影之间。In this embodiment, the
在一些实施例中,隔离结构330a包括绝缘材料。举例来说,于半导体堆叠层110中形成凹槽,并于前述凹层中填入绝缘材料,以形成隔离结构330a。举例来说,在形成介电结构120时,部分绝缘材料填入半导体堆叠层110中的凹槽以形成隔离结构330a。在其他实施例中,对半导体堆叠层110执行掺杂工艺(例如通过离子注入工艺),以于半导体堆叠层110中形成载子不易通过的隔离结构330a。In some embodiments, the
在本实施例中,源极220、栅极210与漏极230沿着第一方向D1依序排列,且在本实施例中,源极220、肖特基电极320a与漏极230沿着第一方向D1排列。In this embodiment, the
在高电子迁移率晶体管装置10的正向导通模式时,对漏极230施加正电压,电流沿着方向Id自漏极230流经栅极210下方的半导体堆叠层110,并抵达源极220。此时肖特基二极管SBD1处于逆向偏压,电流较难通过肖特基二极管SBD1,而包含源极220、栅极210与漏极230的HEMT(如图1E中的晶体管)则正常运作。In the forward conduction mode of the high electron mobility transistor device 10 , a positive voltage is applied to the
在高电子迁移率晶体管装置10的反向导通模式时,对漏极230施加负电压或是对源极220施加正电压,此时肖特基二极管SBD1处于正向偏压,且电流可以通过肖特基二极管SBD1。电流沿着方向Ir自肖特基电极320a流经肖特基电极320a下方的半导体堆叠层110,并抵达漏极230。因此,不论HEMT处于开启状态(on-state)或关闭状态(off-state),电流都可以通过肖特基电极320a而自源极220流到漏极230。In the reverse conduction mode of the high electron mobility transistor device 10, a negative voltage is applied to the
基于上述,反向导通模式的电流可以通过肖特基二极管SBD1而疏导,借此增加高电子迁移率晶体管装置10在反向导通模式时的效率。Based on the above, the current in the reverse conduction mode can be channeled through the Schottky diode SBD1 , thereby increasing the efficiency of the high electron mobility transistor device 10 in the reverse conduction mode.
在本实施例中,栅极210与肖特基电极320a沿第二方向D2排列,且第二方向D2垂直于第一方向D1。由于栅极210与肖特基电极320a沿第二方向D2排列,包含源极220、栅极210与漏极230的HEMT(如图1E中的晶体管)的击穿电压与肖特基二极管SBD1的击穿电压彼此相近或彼此相等。在一些实施例中,栅极210与漏极230在第一方向D1上的距离V1等于肖特基电极320a与漏极230在第一方向D1上的距离V2,借此更容易控制高电子迁移率晶体管装置10的击穿电压。In this embodiment, the
此外,由于栅极210与肖特基电极320a沿第二方向D2排列,场效电板FP除了可以遮蔽HEMT的电场之外,还可以遮蔽肖特基二极管SBD1的电场,借此使肖特基二极管SBD1获得与HEMT相似的可靠性。在一些实施例中,场效电板FP靠近漏极230的一侧与栅极210之间在第一方向D1上的距离V3等于场效电板FP靠近漏极230的一侧与肖特基电极320a之间在第一方向D1上的距离V4。In addition, since the
另外,由于栅极210与肖特基电极320a在第二方向D2上,高电子迁移率晶体管装置10在第一方向D1上的宽度可以被缩小。In addition, since the
图2A是依照本发明的一实施例的一种高电子迁移率晶体管装置的上视示意图。FIG. 2A is a schematic top view of a high electron mobility transistor device according to an embodiment of the present invention.
图2B是沿着图2A线a-a’的剖面示意图。图2C是沿着图2A线b-b’的剖面示意图。Fig. 2B is a schematic cross-sectional view along line a-a' of Fig. 2A. Fig. 2C is a schematic cross-sectional view along line b-b' of Fig. 2A.
图2D是沿着图2A线c-c’的剖面示意图。图2E是图2A的高电子迁移率晶体管装置的电路示意图。Fig. 2D is a schematic cross-sectional view along line c-c' of Fig. 2A. 2E is a schematic circuit diagram of the high electron mobility transistor device of FIG. 2A.
在此必须说明的是,图2A至图2E的实施例沿用图1A至图1E的实施例的元件标号与部分内容,其中采用相同或近似的标号来表示相同或近似的元件,并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例,在此不赘述。It must be noted here that the embodiments in Figures 2A to 2E continue to use the element numbers and parts of the embodiments in Figures 1A to 1E, wherein the same or similar symbols are used to indicate the same or similar elements, and the same elements are omitted. A description of the technical content. For the description of the omitted part, reference may be made to the foregoing embodiments, and details are not repeated here.
请参考图2A至图2E,在本实施例中,高电子迁移率晶体管装置20的源极220与栅极210之间具有肖特基二极管SBD2,且肖特基二极管SBD2电连接至源极220与栅极210。Please refer to FIG. 2A to FIG. 2E. In this embodiment, there is a Schottky diode SBD2 between the
高电子迁移率晶体管装置20,包括衬底100、半导体堆叠层110、栅极210、源极220、漏极230、欧姆电极340以及肖特基电极320b。The high electron
半导体堆叠层110设置于衬底100上。栅极210设置于半导体堆叠层110上。源极220与漏极230分别电连接半导体堆叠层110。The
源极220、栅极210与漏极230设置于半导体堆叠层110上,且沿着第一方向D1依序排列,HEMT包括源极220、栅极210与漏极230。在一些实施例中,源极220与半导体堆叠层110之间具有欧姆接触,且漏极230与半导体堆叠层110之间具有欧姆接触,但本发明不以此为限。在其他实施例中,源极220与漏极230也可以选用可与III-V族化合物半导体形成肖特基接触(Schottky contact)的材料。The
欧姆电极340设置于半导体堆叠层110上,且与半导体堆叠层110之间具有欧姆接触。欧姆电极340通过导电结构350而电连接至栅极210。在一些实施例中,导电结构350的材料包括金属。在一些实施例中,欧姆电极340、源极220与漏极230皆选用可以与半导体堆叠层110之间形成欧姆接触的材料,因此,欧姆电极340、源极220与漏极230可以一起形成,借此节省生产成本。The
在一些实施例中,栅极210与漏极230在第一方向D1上的距离V1等于欧姆电极340与漏极230在第一方向D1上的距离V2a,但本发明不以此为限。In some embodiments, the distance V1 between the
肖特基电极320b设置于半导体堆叠层110上,且与半导体堆叠层110之间具有肖特基接触。肖特基电极320b通过导电结构310而电连接至源极220。在本实施例中,导电结构310沿着第二方向D2延伸。肖特基电极320b、欧姆电极340与漏极230沿着第一方向D1依序排列。The
在本实施例中,欧姆电极340与栅极210沿第二方向D2排列,且源极220与肖特基电极320b沿第二方向D2排列。借此缩小高电子迁移率晶体管装置20在第一方向D1上的宽度。In this embodiment, the
在本实施例中,肖特基电极320b与半导体堆叠层110构成肖特基二极管SBD2。肖特基二极管SBD2的其中一端电连接至源极220,且肖特基二极管SBD2的另一端通过欧姆电极340以及导电结构350而电连接栅极210,如图2E的电路示意图所示。In this embodiment, the
场效电板FP电连接栅极210。在一些实施例中,场效电板FP包括导电材料,例如金属、金属氮化物、金属氧化物或其他合适的材料。在一些实施例中,场效电板FP、导电结构310与漏极230沿着第二方向D2延伸,且彼此互相分离。场效电板FP位于栅极210以及欧姆电极340的上方,并从栅极210以及欧姆电极340的上方朝向漏极230延伸,以覆盖栅极210与漏极230之间的部分半导体堆叠层110以及欧姆电极340与漏极230之间的部分半导体堆叠层110。在本实施例中,场效电板FP还覆盖欧姆电极340与肖特基电极320b之间的部分半导体堆叠层110,借此提升肖特基二极管SBD2的可靠性。The field effect panel FP is electrically connected to the
在一些实施例中,栅极210、源极220、漏极230、导电结构310、肖特基电极320b、欧姆电极340、导电结构350以及场效电板FP各自包括单层或多层结构,且分布于介电结构120中或介电结构120上。在本实施例中,场效电板FP与欧姆电极340之间选择性地设置有部分介电结构120。举例来说,欧姆电极340上方的导电结构350与场效电板FP之间夹有介电结构120。In some embodiments, the
在一些实施例中,场效电板FP靠近漏极230的一侧与栅极210之间在第一方向D1上的距离V3等于场效电板FP靠近漏极的一侧与欧姆电极340之间在第一方向D1上的距离V4a。In some embodiments, the distance V3 between the side of the field effect electric plate FP close to the
在本实施例中,半导体堆叠层110中包括隔离结构330b。隔离结构330b自半导体堆叠层110顶面向下延伸超过二维电子气。In this embodiment, the
隔离结构330b横向地位于欧姆电极340与栅极210之间,借此避免电流在欧姆电极340下方的半导体堆叠层110与栅极210下方的半导体堆叠层110之间直接通过半导体堆叠层110传递。换句话说,隔离结构330b将欧姆电极340下方的半导体堆叠层110与栅极210下方的半导体堆叠层110电隔离。此外,隔离结构330b横向地位于欧姆电极340与漏极230之间,借此避免肖特基二极管SBD2直接连接至漏极230。换句话说,隔离结构330b将欧姆电极340下方的半导体堆叠层110与漏极230下方的半导体堆叠层110电隔离。另外,隔离结构330b横向地位于肖特基电极320b与源极220之间,借此避免电流在肖特基电极320b下方的半导体堆叠层110与源极220下方的半导体堆叠层110之间直接通过半导体堆叠层110传递。换句话说,隔离结构330b将肖特基电极320b下方的半导体堆叠层110与源极220下方的半导体堆叠层110电隔离。The
在本实施例中,隔离结构330b位于欧姆电极340于半导体堆叠层110的垂直投影与栅极210于半导体堆叠层110的垂直投影之间,且隔离结构330b位于欧姆电极340于半导体堆叠层110的垂直投影与漏极230于半导体堆叠层110的垂直投影之间。此外,在第二方向D2上,隔离结构330b位于肖特基电极320b于半导体堆叠层110的垂直投影与源极220于半导体堆叠层110的垂直投影之间。在一些实施例中,隔离结构330a不位于肖特基电极320b于半导体堆叠层110的垂直投影与欧姆电极340于半导体堆叠层110的垂直投影之间。In this embodiment, the
在一些实施例中,隔离结构330b包括绝缘材料。举例来说,于半导体堆叠层110中形成凹槽,并于前述凹层中填入绝缘材料,以形成隔离结构330b。举例来说,在形成介电结构120时,部分绝缘材料填入半导体堆叠层110中的凹槽以形成隔离结构330a。在其他实施例中,对半导体堆叠层110执行掺杂工艺(例如通过离子注入工艺),以于半导体堆叠层110中形成载子不易通过的隔离结构330b。In some embodiments, the
在本实施例中,肖特基二极管SBD2的阳极与源极220电连接,且阴极与栅极210电连接,借此可以实现静电的有效释放,提高HEMT的栅极静电防护能力,降低静电放电导致的元件失效。In this embodiment, the anode of the Schottky diode SBD2 is electrically connected to the
图3A是依照本发明的一实施例的一种高电子迁移率晶体管装置的上视示意图。图3B是沿着图3A线d-d’与e-e’的剖面示意图。图3C是图3A的高电子迁移率晶体管装置的电路示意图。FIG. 3A is a schematic top view of a high electron mobility transistor device according to an embodiment of the present invention. Fig. 3B is a schematic cross-sectional view along line d-d' and e-e' in Fig. 3A. FIG. 3C is a schematic circuit diagram of the high electron mobility transistor device of FIG. 3A .
在此必须说明的是,图3A至图3C的实施例沿用图2A至图2E的实施例的元件标号与部分内容,其中采用相同或近似的标号来表示相同或近似的元件,并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例,在此不赘述。It must be noted here that the embodiment of FIG. 3A to FIG. 3C follows the component numbers and part of the content of the embodiment of FIG. 2A to FIG. A description of the technical content. For the description of the omitted part, reference may be made to the foregoing embodiments, and details are not repeated here.
请参考图3A至图3C,在本实施例中,高电子迁移率晶体管装置30的源极220与栅极210之间包括串连的多个肖特基二极管SBD2a、SBD2b、SBD2c。Please refer to FIG. 3A to FIG. 3C , in this embodiment, a plurality of Schottky diodes SBD2 a , SBD2 b , and SBD2 c connected in series are included between the
欧姆电极340a、340b、340c设置于半导体堆叠层110上,且分别与半导体堆叠层110之间具有欧姆接触。在本实施例中,欧姆电极340b、340c位于第一欧姆电极340a与栅极210之间。The
肖特基电极320ba、320bb、320bc设置于半导体堆叠层110上,且分别与半导体堆叠层110之间具有肖特基接触。The Schottky electrodes 320ba , 320bb , and 320bc are disposed on the
在本实施例中,源极220、肖特基电极320ba、320bb、320bc沿第二方向D2排列,且欧姆电极340a、340b、340c与栅极210沿第二方向D2排列,借此缩小高电子迁移率晶体管装置30在第一方向D1上的宽度。In this embodiment, the
在本实施例中,栅极210通过导电结构350(及其他图中未绘出的信号线)而电连接至欧姆电极340a。在一些实施例中,栅极210通过导电结构350而电连接至其他栅极(未绘出),且多个栅极电连接至欧姆电极340a。换句话说,欧姆电极340a可以电连接至多个HEMT的栅极,而HEMT的数量可以依照需求调整,意即本发明并不限制只有一个HEMT的栅极电连接欧姆电极340a。In this embodiment, the
欧姆电极340a电连接至肖特基电极320ba与半导体堆叠层110构成肖特基二极管SBD2a。肖特基电极320ba通过导电结构360a而电连接至欧姆电极340b。欧姆电极340b电连接至肖特基电极320bb与半导体堆叠层110构成肖特基二极管SBD2b。肖特基电极320bb通过导电结构360b而电连接至欧姆电极340c。欧姆电极340c电连接至肖特基电极320bc与半导体堆叠层110构成肖特基二极管SBD2c。肖特基电极320bc通过导电结构310而电连接至源极220。The
在本实施例中,肖特基二极管SBD2a、SBD2b、SBD2c串联在一起。在本实施例中,栅极210与源极220之间包括三个串连在一起的肖特基二极管SBD2a、SBD2b、SBD2c,但本发明不以此为限。栅极210与源极220之间包括两个或四个以上的串连在一起的肖特基二极管。换句话说,串联在一起的肖特基二极管的数量可以依照需求而进行调整。通过串连在一起的肖特基二极管,可以更好的调整高电子迁移率晶体管装置30的静电放电。In this embodiment, Schottky diodes SBD2a, SBD2b, SBD2c are connected in series. In this embodiment, three Schottky diodes SBD2 a , SBD2 b , and SBD2 c connected in series are included between the
在本实施例中,场效电板FP重叠于栅极210与欧姆电极340a、340b、340c。场效电板FP重叠于栅极210与漏极230之间的半导体堆叠层110以及欧姆电极340a、340b、340c与肖特基电极320ba、320bb、320bc之间的半导体堆叠层110。场效电板FP例如通过导电孔C而电连接至导电结构350,但本发明不以此为限。In this embodiment, the field effect plate FP overlaps the
在本实施例中,半导体堆叠层110中包括隔离结构330c。隔离结构330c自半导体堆叠层110顶面向下延伸超过二维电子气。In this embodiment, the
隔离结构330c横向地位于欧姆电极340a、340b、340c之间,借此避免电流在欧姆电极340a下方的半导体堆叠层110、欧姆电极340b下方的半导体堆叠层110与欧姆电极340c下方的半导体堆叠层110之间直接通过半导体堆叠层110传递。此外,隔离结构330c横向地位于肖特基电极320ba、320bb、320bc之间,借此避免电流在肖特基电极320ba下方的半导体堆叠层110、肖特基电极320bb下方的半导体堆叠层110与肖特基电极320bc下方的半导体堆叠层110之间直接通过半导体堆叠层110传递。换句话说,隔离结构330c将欧姆电极340a、340b、340c下方的半导体堆叠层110彼此电隔离。另外,隔离结构330c横向地位于肖特基电极320bc与源极220之间,借此避免电流在肖特基电极320bc下方的半导体堆叠层110与源极220下方的半导体堆叠层110之间直接通过半导体堆叠层110传递。换句话说,隔离结构330c将肖特基电极320bc下方的半导体堆叠层110与源极220下方的半导体堆叠层110电隔离。The
图4A是依照本发明的一实施例的一种高电子迁移率晶体管装置的上视示意图。图4B是图4A的高电子迁移率晶体管装置的电路示意图。FIG. 4A is a schematic top view of a high electron mobility transistor device according to an embodiment of the present invention. FIG. 4B is a schematic circuit diagram of the high electron mobility transistor device of FIG. 4A .
在此必须说明的是,图4A和图4B的实施例沿用图1A至图1E的实施例和图2A至图2E的实施例的元件标号与部分内容,其中采用相同或近似的标号来表示相同或近似的元件,并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例,在此不赘述。It must be noted here that the embodiment of FIG. 4A and FIG. 4B follows the component numbers and parts of the embodiment of FIG. 1A to FIG. 1E and the embodiment of FIG. 2A to FIG. or similar elements, and descriptions of the same technical content are omitted. For the description of the omitted part, reference may be made to the foregoing embodiments, and details are not repeated here.
请参考图4A和图4B,高电子迁移率晶体管装置40包括衬底100、半导体堆叠层110、栅极210、源极220、漏极230、肖特基电极320a、肖特基电极320b以及欧姆电极340。4A and 4B, the high electron
欧姆电极340设置于半导体堆叠层110上,且与半导体堆叠层110之间具有欧姆接触。欧姆电极340通过导电结构350而电连接至栅极210。The
肖特基电极320a、320b设置于半导体堆叠层110上,且分别与半导体堆叠层110之间具有肖特基接触。肖特基电极320a、320b通过导电结构310而电连接至源极220。The
肖特基电极320a与半导体堆叠层110构成肖特基二极管SBD1。肖特基二极管SBD1电连接至源极220与漏极230。肖特基电极320b与半导体堆叠层110构成肖特基二极管SBD2。肖特基二极管SBD2电连接至源极220,并通过欧姆电极340以及导电结构350而电连接与栅极210,如图4B的电路示意图所示。The
在本实施例中,欧姆电极340、栅极210与肖特基电极320a沿第二方向D2排列,且源极220与肖特基电极320b沿第二方向D2排列。借此缩小高电子迁移率晶体管装置40在第一方向D1上的宽度。In this embodiment, the
在本实施例中,欧姆电极340与肖特基电极320a之间的栅极210的数量可以依照实际需求而进行调整,换句话说,多个HEMT可以共用肖特基二极管SBD1以及肖特基二极管SBD2,但本发明不以此为限。In this embodiment, the number of
在一些实施例中,栅极210与漏极230在第一方向D1上的距离V1等于肖特基电极320a与漏极230在第一方向D1上的距离V2,借此更容易控制元件的击穿电压。在一些实施例中,欧姆电极340与漏极230在第一方向D1上的距离V2a亦等于栅极210与漏极230在第一方向D1上的距离V1,但本发明不以此为限。In some embodiments, the distance V1 between the
在本实施例中,由于栅极210与肖特基电极320a沿第二方向D2排列,场效电板FP除了可以遮蔽HEMT的电场之外,还可以遮蔽肖特基二极管SBD1的电场,借此使肖特基二极管SBD1获得与HEMT相似的可靠性。此外,在本实施例中,场效电板FP亦重叠于欧姆电极340与肖特基电极320b之间的半导体堆叠层110,因此,亦可增加肖特基二极管SBD2的可靠性。In this embodiment, since the
在一些实施例中,场效电板FP靠近漏极230的一侧与栅极210之间在第一方向D1上的距离V3等于场效电板FP靠近漏极230的一侧与肖特基电极320a之间在第一方向D1上的距离V4。在一些实施例中,场效电板FP靠近漏极的一侧与欧姆电极340之间在第一方向D1上的距离V4a亦等于场效电板FP靠近漏极230的一侧与栅极210之间在第一方向D1上的距离V3,但本发明不以此为限。In some embodiments, the distance V3 between the side of the field effect electric plate FP close to the
在本实施例中,半导体堆叠层110中包括隔离结构330a。隔离结构330a横向地位于肖特基电极320a与栅极210之间,借此避免电流在肖特基电极320a下方的半导体堆叠层110与栅极210下方的半导体堆叠层110之间直接通过半导体堆叠层110传递。此外,隔离结构330a横向地位于肖特基电极320a与源极220之间,借此使电流可以通过肖特基电极320a而流进肖特基电极320a下方的半导体堆叠层110,而不会从源极220下方的半导体堆叠层110直接通过半导体堆叠层110流进肖特基电极320a下方的半导体堆叠层110。In this embodiment, the
在本实施例中,半导体堆叠层110中还包括隔离结构330b。隔离结构330b横向地位于欧姆电极340与栅极210之间,借此避免电流在欧姆电极340下方的半导体堆叠层110与栅极210下方的半导体堆叠层110之间直接通过半导体堆叠层110传递。此外,隔离结构330b横向地位于欧姆电极340与漏极230之间,借此避免肖特基二极管SBD2直接连接至漏极230。另外,隔离结构330b横向地位于肖特基电极320b与源极220之间,借此避免电流直接在肖特基电极320b下方的半导体堆叠层110与源极220下方的半导体堆叠层110之间直接通过半导体堆叠层110传递。In this embodiment, the
图5A是依照本发明的一实施例的一种高电子迁移率晶体管的剖面示意图。图5B是依照本发明的一实施例的一种肖特基二极管的剖面示意图。FIG. 5A is a schematic cross-sectional view of a high electron mobility transistor according to an embodiment of the present invention. FIG. 5B is a schematic cross-sectional view of a Schottky diode according to an embodiment of the present invention.
在此必须说明的是,图5A和图5B的实施例沿用图1A至图1E的实施例的元件标号与部分内容,其中采用相同或近似的标号来表示相同或近似的元件,并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例,在此不赘述。It must be noted here that the embodiment in FIG. 5A and FIG. 5B continues to use the component numbers and parts of the embodiment in FIG. 1A to FIG. A description of the technical content. For the description of the omitted part, reference may be made to the foregoing embodiments, and details are not repeated here.
请参考图5A,在本实施例中,源极220与漏极230分别电连接半导体堆叠层110。源极220与漏极230延伸至沟道层106中,并电连接至二维电子气。在一实施例中,源极220与漏极230的材料包括金属(例如Al、Ti、Ni、Au或其合金),或其他可与III-V族化合物半导体形成欧姆接触(Ohmic contact)的材料。换句话说,源极220与半导体堆叠层110之间具有欧姆接触,且漏极230与半导体堆叠层110之间具有欧姆接触。Please refer to FIG. 5A , in this embodiment, the
在一些实施例中,源极220与漏极230中的至少一者包括多层结构。举例来说,源极220包括多层结构,其中与半导体堆叠层110接触的最下层与半导体堆叠层110之间具有欧姆接触,而未与半导体堆叠层110接触的其他层别则可以包括与前述最下层不一样的材料。类似地,漏极230例如包括多层结构,其中与半导体堆叠层110接触的最下层与半导体堆叠层110之间具有欧姆接触,而未与半导体堆叠层110接触的其他层别则可以包括与前述最下层不一样的材料。In some embodiments, at least one of the
在本实施例中,源极220的底面220B及/或漏极230的底面230B与/皆与肖特基电极320a的底面320B位于不同水平面,但本发明不以此为限。In this embodiment, the
图6是依照本发明的一实施例的一种高电子迁移率晶体管装置的剖面示意图。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a high electron mobility transistor device according to an embodiment of the present invention.
在此必须说明的是,图6的实施例沿用图5A和图5B的实施例的元件标号与部分内容,其中采用相同或近似的标号来表示相同或近似的元件,并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例,在此不赘述。It must be noted here that the embodiment of FIG. 6 follows the component numbers and part of the content of the embodiment of FIG. 5A and FIG. illustrate. For the description of the omitted part, reference may be made to the foregoing embodiments, and details are not repeated here.
请参考图6,在本实施例中,肖特基电极320a直接与源极220相接。换句话说,在本实施例中,可以节省导电结构310(请参考图5B)的设置,借此降低制造成本。Please refer to FIG. 6 , in this embodiment, the
综上所述,本发明通过将HEMT与SBD整合在一起,可以降低反向导通模式的效率损失及/或静电放电导致的元件失效。To sum up, the present invention can reduce the efficiency loss of the reverse conduction mode and/or the element failure caused by electrostatic discharge by integrating the HEMT and the SBD.
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。Finally, it should be noted that: the above embodiments are only used to illustrate the technical solutions of the present invention, rather than limiting them; although the present invention has been described in detail with reference to the foregoing embodiments, those of ordinary skill in the art should understand that: It is still possible to modify the technical solutions described in the foregoing embodiments, or perform equivalent replacements for some or all of the technical features; and these modifications or replacements do not make the essence of the corresponding technical solutions deviate from the technical solutions of the various embodiments of the present invention. scope.
Claims (16)
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Legal Events
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