[发明专利]半导体开关元件和半导体电路装置

权利要求书

1.一种半导体开关元件，其中在形成于衬底上的半导体层上，或在半导体衬底上，以预定间隔沿所述衬底表面的方向设置源电极和漏电极；且第二栅电极被设置在所述源电极和所述漏电极之间，所述第二栅电极与所述源电极电连接并且用具有彼此不同高度的肖特基势垒的两种类型的电极材料层来构成。

2.如权利要求1所述的半导体开关元件，其特征在于，还包括在所述源电极和所述漏电极之间以及在所述第二栅电极和所述源电极之间的第一栅电极。

3.如权利要求2所述的半导体开关元件，其特征在于，所述第一栅电极和所述第二栅电极的两种类型的电极材料层中的一层用具有高肖特基势垒的电极材料构成，而所述第二栅电极的两种类型的电极材料层中的另一层用具有比所述一个电极材料层的肖特基势垒低的肖特基势垒的电极材料来构成。

4.如权利要求3所述的半导体开关元件，其特征在于，所述一个电极材料层被设置为所述另一电极材料层上的上层，且所述一个电极材料层的预定的宽度在所述漏电极侧上连接到所述半导体衬底或所述半导体层。

5.如权利要求4所述的半导体开关元件，其特征在于，与所述半导体衬底或所述半导体层接触的所述一个电极材料层的预定宽度是大于或等于0.5μm至小于或等于3.0μm。

6.如权利要求3所述的半导体开关元件，其特征在于，所述第一栅电极和所述第二栅电极的一个电极材料层分别由Ti、W、Ag、WN、Pt和Ni或其组合中的任意材料制成。

7.如权利要求3所述的半导体开关元件，其特征在于，所述第二栅电极的另一电极材料层由Ni、Pd和Au或其组合中的任意材料制成。

8.如权利要求1所述的半导体开关元件，其特征在于，所述源电极和所述漏电极由Ti、Hf、Au、Al和W或其组合中的任意材料制成。

9.如权利要求2所述的半导体开关元件，其特征在于，所述源电极和所述漏电极欧姆连接到所述半导体衬底或所述半导体层，且所述第一栅电极和所述第二栅电极肖特基连接到所述半导体衬底或所述半导体层。

10.如权利要求1所述的半导体开关元件，其特征在于，所述半导体层具有以下任一种层叠结构：GaN层和AiGaN层层叠的层叠结构、以AlGaN层、GaN层、AlGaN层顺序层叠的层叠结构、以及以GaN层、AlGaN层、GaN覆盖层顺序层叠的层叠结构。

11.如权利要求10所述的半导体开关元件，其特征在于，所述源电极、所述第一栅电极、所述第二栅电极和所述漏电极被设置在所述GaN层或所述AlGaN层上。

12.如权利要求3所述的半导体开关元件，其特征在于，所述一个电极材料层连接到所述源电极。

13.如权利要求1所述的半导体开关元件，其特征在于，所述衬底是SiC衬底、蓝宝石衬底或Si衬底。

14.一种利用一个或多个如权利要求1所述的半导体开关元件的半导体电路装置。

15.如权利要求14所述的半导体电路装置，其特征在于，第一电压输出控制部分连接在所述源电极和所述漏电极之间，其中所述第一电压输出部分可性选择地执行第一电压和第二电压的输出控制，并且第二电压输出控制部分连接在所述源电极和所述第一栅电极之间，其中所述第二电压输出控制部分可选择性地执行第三电压和第四电压的输出控制。

16.如权利要求14所述的半导体电路装置，其特征在于，可控制所述半导体开关元件，使得

当将用于转换成导通状态的电压施加到所述第一栅电极并且将正向的电压施加在所述漏电极和所述源电极之间时，电流从所述漏电极流入所述源电极，

当将用于转换成导通状态的电压施加到所述第一栅电极并且将反向的电压施加在所述漏电极和所述源电极之间时，电流从所述源电极流入所述漏电极，

当将用于转换成截止状态的电压施加到所述第一栅电极并且将正向的电压施加在所述漏电极和所述源电极之间时，所述漏电极和所述源电极之间的路径电绝缘，并且没有电流在所述漏电极和所述源电极之间流动，以及

当将用于转换成截止状态的电压施加到所述第一栅电极并且将反向的电压施加在所述漏电极和所述源电极之间时，所述第二栅电极的具有低肖特基势垒的电极材料层工作且电流从所述第二栅电极流入所述漏电极。