[发明专利]用于HEMT器件的等离子体保护二极管

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件及其制造方法，具体而言，涉及HEMT器件和二极管。

背景技术

半导体集成电路(IC)产业经历了快速增长。IC材料和设计方面的技术进步产生了数代IC，其中每个代都具有比上一个代更小且更复杂的电路。然而，这些进步增加了加工和生产IC的复杂度，因此，为了实现这些进步，需要在IC加工和生产方面的类似发展。在IC发展过程中，功能密度(即每芯片面积上互连器件的数量)通常增加了同时几何尺寸(即，使用制造工艺可以做出的最小的元件)降低了。

IC材料和设计方面的技术进步生产用于不同目的的各种类型的IC。一些类型IC的制造可能需要在衬底上形成III-V族化合物层，例如在衬底上形成氮化镓层。这些类型的IC器件可以包括高电子迁移率晶体管(HEMT)器件。但是，用于制造HEMT器件的后段工艺通常包括多个等离子体增强工艺。这些工艺涉及等离子体电荷，其可能损伤HEMT器件的元件，例如HEMT器件的栅极元件。当这种情况发生时，HEMT器件可能变成有缺陷的或者具有降低的性能。

因此，虽然现有的制造HEMT器件的方法大体上已足以实现其预期目的，但是它们不是在每个方面都令人完全满意的。

发明内容

为了解决上述技术问题，一方面，本发明提供了一种半导体器件，包括：高电子迁移率晶体管(HEMT)器件，至少部分地形成在硅衬底上方的III-V族化合物层中；以及二极管，形成在所述硅衬底中，所述二极管电连接至所述HEMT器件和邻近所述HEMT器件设置的接触焊盘中的一种。

在所述的半导体器件中，所述III-V族化合物层包括：氮化镓(GaN)缓冲层，形成在所述硅衬底的上方；以及氮化镓铝(AlGaN)层，形成在所述GaN缓冲层的上方。

在所述的半导体器件中，所述HEMT器件包括：导电栅极元件，形成在所述AlGaN层的上方；导电源极元件，至少部分地形成在所述AlGaN层中；以及导电漏极元件，至少部分地形成在所述AlGaN层中，所述栅极元件设置在所述源极元件和所述漏极元件之间。

在所述的半导体器件中，所述二极管通过延伸穿过所述GaN缓冲层和所述AlGaN层的通孔电连接至所述栅极元件。

在所述的半导体器件中，所述栅极元件包括延伸到所述源极元件和所述漏极元件之外的栅极延伸部；以及所述通孔连接至所述栅极延伸部。

在所述的半导体器件中，所述二极管通过延伸穿过所述GaN缓冲层的通孔电连接至所述源极元件。

在所述的半导体器件中，所述接触焊盘形成在所述AlGaN层的上方；以及所述二极管通过延伸穿过所述GaN缓冲层和所述AlGaN层的通孔电连接至所述接触焊盘。

在所述的半导体器件中，从上往下看，所述接触焊盘至少部分地包围所述HEMT器件。

另一方面，本发明还提供了一种半导体器件，包括：硅衬底；第一III-V族化合物层，设置在所述硅衬底的上方；第二III-V族化合物层，设置在所述第一III-V族化合物层的上方；晶体管，设置在所述第一III-V族化合物层的上方并且部分地设置在所述第二III-V族化合物层中；二极管，设置在所述硅衬底中；以及通孔，连接至所述二极管并且延伸穿过至少所述第一III-V族化合物层，其中，所述通孔电连接至所述晶体管或者所述通孔邻近所述晶体管设置。

在所述的半导体器件中，所述第一III-V族化合物层包含氮化镓(GaN)；以及所述第二III-V族化合物层包含氮化镓铝(AlGaN)。

在所述的半导体器件中，所述晶体管是高电子迁移率晶体管(HEMT)器件，并且所述晶体管包括：源极和漏极，每一个都部分地设置在所述第二III-V族化合物层中；以及栅极，设置在所述源极和漏极之间以及所述第二III-V族化合物层上方。

在所述的半导体器件中，所述通孔的一个端部连接至所述二极管；以及所述通孔的相对端部连接至所述HEMT器件的所述栅极和所述源极之

在所述的半导体器件中，所述通孔与所述源极或者所述漏极未对准。

在所述的半导体器件中，所述通孔的一个端部连接至所述二极管；以及所述通孔的相对端部连接至所述第二III-V族化合物层上方设置的金属接触焊盘，其中，从上往下看，所述金属接触焊盘至少部分地包围所述晶体管。